Phénomènes d'interface supraconducteur/ferromagnétique

Superconductor/magnet interface phenomena

• Auteur / Autrice : Theo Courtois
• Direction : Thomas Hauet, Eric Fullerton
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2023
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale C2MP - Chimie mécanique matériaux physique (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IJL - INSTITUT JEAN LAMOUR

Mots clés

Mots clés libres

Spin

Supraconducteur

Ferromagnetique

Interface

Spin

Superconductor

Ferromagnet

Interface

Résumé

La spintronique offre à l'électronique conventionnelle de nouvelles fonctionnalités et des avantages en termes de consommation énergétique, rendus possibles par la manipulation du spin au lieu de la charge des électrons. De nombreux travaux restent cependant nécessaires afin de diminuer encore la dissipation Joule associée à la génération et à la propagation du courant de spin, d'augmenter l'amplitude du courant de spin, la durée de vie et les longueurs de propagation de spin, ainsi qu'optimiser les schémas de détection de spin. L'objectif est de démontrer que la combinaison de la supraconductivité et de la spintronique peut simultanément relever plusieurs de ces défis. En particulier, nous visons à montrer que la génération et la propagation de quasiparticules polarisées en spin ou de paires de Cooper triplets dans des dispositifs spintroniques supraconducteurs peuvent surmonter les limitations existantes en éliminant les pertes de Joule et en protégeant les états de spin grâce à leur haute cohérence quantique. Nous proposons de tester de nouvelles hétérostructures hybrides supraconductrices/magnétiques pour générer de manière fiable et efficace des quasiparticules polarisées en spin ou des états de paires de Cooper triplets, ainsi que de nouvelles méthodologies pour les détecter et les manipuler jusqu'à l'échelle nanométrique. La réalisation réussie de ce projet nécessite à la fois une maîtrise de la fabrication de films multicouches minces composés de matériaux supraconducteurs et ferromagnétiques, et une compréhension de la supraconductivité aux interfaces et dans les matériaux de taille réduite.

Spintronics offers conventional electronics new functionalities and advantages in terms of energy consumption, enabled by manipulating the spin instead of the charge of electrons. However, significant work is still required to further reduce Joule dissipation associated with the generation and propagation of spin currents, increase the amplitude of spin currents, as well as the spin lifetimes and propagation lengths, and optimize spin detection schemes. The goal is to demonstrate that combining superconductivity and spintronics can simultaneously address several of these challenges. In particular, we aim to show that the generation and propagation of spin-polarized quasiparticles or triplet Cooper pairs in superconducting spintronic devices can overcome existing limitations by eliminating Joule losses and protecting spin states through their high quantum coherence. We propose to test new hybrid superconducting/magnetic heterostructures to reliably and efficiently generate spin-polarized quasiparticles or triplet Cooper pair states, as well as new methodologies to detect and manipulate them down to the nanoscale. Successfully conducting this project requires both mastery in fabricating thin multilayer films composed of superconducting and ferromagnetic materials and an understanding of superconductivity at interfaces and in reduced-size materials.