Dynamique Ultra-rapide des Spins dans des Supraconducteurs d-wave

Ultrafast Spin dynamics in d-wave superconductors

• Auteur / Autrice : Hadi Hassan
• Direction : Javier Villegas, Luca Perfetti
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : Physique en Ile de France
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Albert Fert, CNRS, Thales, Université Paris Saclay
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Effets Hall de Spin (SHE)

Résonance Ferromagnétique (FMR)

Spectroscopie THz dans le domaine Temporel (THz-TDS)

Supraconducteur haut-Tc

Hybrides Supraconducteur/Ferromagnétique

Process de Salle Blanche

Spin Hall Effects (SHE)

Ferromagnetic Resonance (FMR)

Time Domain THz Spectroscopy (THz-TDS)

High-Tc Superconductor

Superconductor/Ferromagnet Hybrids

Clean Room Processes

Résumé

L'interaction entre deux phénomènes antagonistes, la supraconductivité et le magnétisme, a été étudié par les physiciens pendants des années, en exploitant des hétérostructures Supraconducteurs(S)/Ferromagnetique(F). Parmis la variété des effets en questions, le couplage entre l'état supraconducteur et la dynamique de la magnétisation est devenu un sujet pivotal, que ça soit pour son intérêt fondamentale ou pour son importance dans le domaine récent de ''spintronique supraconductrice''. Ce domaine vise à joindre le transport cohérent non-dissipatif charactéristique des Ss au transport polarisé en spin inhérent aux Fs, ce qui tellement prometteur pour des plans computationnels nouveaux. Durant cette thèse, on cherche à examiner le couplage dynamique de la supraconductivité et du magnétisme dans régime des ultra-fréquences (GHz au THz) qui n'a pas été encore étudié. Entre les perspectives intéressantes, ce couplage pourras dresser le chemin pour atteindre un ''switch'' de mangétisation ultra-rapide et à basse dissipation, ce qui est un but majeur dans le domaine de la spintronique. Pour réussir, il nous faudra de contourner deux problèmes fondamentals. Le premier sera la compréhension et l'adaptation des mechanisms reignant le transport de spins supraconducteurs dans le régime des hautes-fréquences (GHz au THz). Le deuxième est de charactériser les SHEs dans l'état supraconducteur. Un aspect clé et original dans notre stratégie et l'utilisation des supraconducteurs d-wave non-conventionnels.

The interplay between the antagonistic superconductivity and magnetism has been studied by physicists for years, using as a playground Superconductor(S)/Ferromagnet(F) heterostructures. Among the plethora of explored effects, the coupling between superconducting state and magnetization dynamics has recently become a pivotal topic, both for its fundamental interest and for its relevance in the nascent field of ”superconducting spintronics”. The latter aims at “marrying” the non dissipative coherent transport characteristic of Ss with the spin-polarized transport inherent to Fs, and holds much promise for novel computation schemes. Here we aim at investigating the dynamic coupling of superconductivity and magnetism in the (unexplored) ultrahigh frequency (GHz to THz) regime. Among other exciting perspectives, such coupling may open an avenue for achieving ultrafast low-dissipation magnetization switching −a grail in the area of spintronics. That aim comes down to addressing two main fundamental issues. First, understanding and tailoring the mechanisms governing superconducting spin transport in the high-frequency (GHz to THz) regime. Second, characterizing SHEs in the superconducting state. A key original aspect of our strategy for that is the use of unconventional d-wave superconductors.