Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti
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Effets de filtre à spin dans les jonctions métal ferromagnétique/semiconducteur : transport et effets d’interface
Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti
Driss Lamine
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Plan
I) Introduction
IV) Influence des paramètres d’injection, de transport et de collection
V) Conclusions et perspectives
III) Modélisation du transport dépendant du spin dans les jonctions MF/SC
II) Problématique
![Page 3: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/3.jpg)
E E
II
IIPCourant de charge
non polarisé de spin
II
Courant de charge polarisé de spin
e- e-
e-
Electronique classique Electronique de spin
Partie I Introduction
I
![Page 4: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/4.jpg)
E E
II
IIPCourant de charge
non polarisé de spin
II
Courant de charge polarisé de spin
e- e-
e-
Electronique classique Electronique de spin
Charge : grandeur conservative Spin : grandeur non conservative
Partie I Introduction
I
![Page 5: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/5.jpg)
Le transport électronique dans les métaux ferromagnétiques
Transport électronique à E > EF (électrons chauds) :EF
)(ED )(ED
E
Métal non ferromagnétique
FEDFED
Transport dépendant du spin à E = EF:
GMR
D. P. Pappas et al., PRL 66, 504 (1991)
111
: libre parcours moyen inélastique
, ≈ nm : longueur de discrimination de spin
FF EE DD
+ effets d’interface
A. Fert, P. Grünberg : Prix nobel de physique 2007
Partie I Introduction
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T : transmission
S : sélectivité en spin
PC : polarisation de spin du courant transmis
Concept de Filtre à spin
Système à trois terminaux :
injection (E0) , filtrage en spin (L), collection (filtrage en énergie, )
IC = T
P0 = 0I0 = 1
E
PC = S
L ≈ qq
d
d ≈
MFM M
E0
Partie I Introduction
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T : transmission
S : sélectivité en spin
PC : polarisation de spin du courant transmis
Concept de Filtre à spin
Système à trois terminaux :
injection (E0) , filtrage en spin (L), collection (filtrage en énergie, )
IC = T
P0 = 0I0 = 1
E
PC = S
L ≈ qq
d
d ≈
MFM M
E0
Partie I Introduction
Transport balistique : E0 =
)exp(L
T
)tanh(d
S
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E0 Volt 0.8 eV
Van Dijken S., APL 83, 951, (IBM) (2003)
IC+ = TI0(1+AC)
H (Oe)
IC(nA)
AC = 65%300 K
IC+
IC-
>Transport balistique
Transistor tunnel magnétique (MTT) : Polariseur + analyseur
CC
CCC
II
IIA
02I
IIT CC
Partie I Introduction
Transistor à Vanne de spin à basse énergie d’injection
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Van Dijken S., APL 83, 951, (IBM) (2003)
Transistor tunnel magnétique (MTT) : Polariseur + analyseur
H (Oe)
IC(nA)
AC = 65%300 K
IC+
IC-
IC- = TI0(1-AC)
Transport balistique
CC
CCC
II
IIA
02I
IIT CC
Partie I Introduction
E0 Volt 0.8 eV>
Transistor à Vanne de spin à basse énergie d’injection
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Van Dijken S., APL 83, 951, (IBM) (2003)
Qualités :
Fonctionne à basse tension
Fonctionne à 300 K
Forte asymétrie de spin
AC = 65 % 300 K AC = 95 % 77 K
Transistor tunnel magnétique (MTT) : Polariseur + analyseur
CC
CCC
II
IIA
02I
IIT CC
Partie I Introduction
Transistor à Vanne de spin à basse énergie d’injection
Transport balistique
E0 Volt 0.8 eV>
![Page 11: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/11.jpg)
Van Dijken S., APL 83, 951, (IBM) (2003)
Qualités :
Fonctionne à basse tension
Fonctionne à 300 K
Forte asymétrie de spin
AC = 65 % 300 K AC = 95 % 77 K
Faiblesses :
Faible efficacité de collection
dans le SC T ≈ 10-4 - 10-3
Partie I Introduction
Transistor tunnel magnétique (MTT) : Polariseur + analyseur
Transistor à Vanne de spin à basse énergie d’injection
CC
CCC
II
IIA
02I
IIT CC
Transport balistique
E0 Volt 0.8 eV>
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Pd/Fe/Ox/GaAs
Nicolas Rougemaille (Thèse, 2003)
Gain = 1
Transistor à Vanne de spin à haute énergie d’injection
Partie I Introduction
Energie E0 (eV)
10-4
10-2
1
10-6
10-3
10-2
10-1
10-4
T
T
AC = T/2T
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Partie II Problématique
Quelle est l’origine de l’évolution T et AC avec l’énergie d’injection ?
Comment décrire le transport à haute énergie d’injection dans le filtre à spin ?
Le transport est il toujours sélectif en spin à haute énergie d’injection ?
Quel est la contribution de la barrière d’interface MF/SC ?
Objectifs :
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Stratégie :
Filtre à spin
=
Emetteur + Base Collecteur+
Paramètres :
Énergie d’injection
Paramètres :
épaisseurs
Paramètres :
Barrière d’interface, SC
Partie II Problématique
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Approche expérimentale
Partie II Problématique
Expérience de transport
Emetteur : source d’électrons polarisés de spin en GaAs
Base : couche ferromagnétique
Collecteur : semi-conducteur
Fabrication et caractérisations des jonctions
I-V M
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Principe de la mesure
02I
IIT CC
0I
IIT CC
Mesure :
- Transmission :
- Dépendance en spin de T
- Asymétrie en spin de T
Conditions d’injection :
- Energie d'injection E0 (variable)
- Polarisation incidente P0 = 25 %
- Courant incident : I0 = IB + IC
CC
CCC
II
IIA+P0
+P0 +P0
-P0-P0
T
T
IC/I0
t
Partie II Problématique
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Plan
I) Introduction
IV) Influence des paramètres d’injection, de transport et de collection
V) Conclusions et perspectives
III) Modélisation du transport dépendant du spin dans les jonctions MF/SC
II) Problématique
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Relaxation de l’énergie et de la vitesse (longitudinale) : cascade d’électrons secondaires
Après chaque collision, 2 électrons avec en moyenne : Ef = Ei/2 et vf = vi/2
Hypothèses du modèle : mécanismes de collisions
Partie III Modélisation du transport
Multiplication par électrons secondaires :
M = E0/
Proportion d’électrons primaires : /E0
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) exp(1
)(MM
f
)()( MfF
M
EM
0
Hypothèses du modèle : distributions électroniques à l'interface base/collecteur
Partie III Modélisation du transport
EV
EF
E0
E
Pd Fe
Zball Zdiff
Eball
Interface
Z
B
S
B
S
F(E)
E
n-GaAs
Régime balistique
Régime diffusif
F
M
0 d
EV
EF
E0
E
Pd Fe
Zball Zdiff
Eball
Interface
Z
B
S
B
S
F(E)
E
n-GaAs
Régime balistique
Régime diffusif
F
M
0 d
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3 distributions à l’interface MF/SC
La distribution des primaires de spin majoritaire fP
+
La distribution des primaires de spin minoritaire fp
-
La distribution d’électrons secondaires fS “non polarisés”.
3 largeurs de distribution :
P+ , P
- , M
) exp(1
)(MM
f
)()( MfF
M
EM
0
Partie III Modélisation du transport
Hypothèses du modèle : distributions électroniques à l'interface base/collecteur
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Hypothèses du modèle : Propriétés de l’interface base/collecteur
Partie III Modélisation du transport
BV
EF
BC
ion
EV
EF
E0
Pd Fe Oxyde
Z
SC
OX
SC
OX
GaAs
ion
OX/ ion
EV
EF
E0
Pd Fe Oxyde
Z
SC
OX
SC
OX
GaAs
ion
OX/ ion
Deux barrières d’interface : Barrière de Schottky : SC = 0.7 eV (mesurée)
Gap de l’oxyde : OX = 4.5 eV (mesurée)
Seuil d’ionisation par impact : ion 5 eV (mesurée)
OX ion
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()
SC
OX
SC OX ion
10-4
0.5
Tunnel
Ionisation par impact
Partie III Modélisation du transport
EV
EF
E0
Pd Fe Oxyde
Z
SC
OX
SC
OX
GaAs
ion
OX/ ion
EV
EF
E0
Pd Fe Oxyde
Z
SC
OX
SC
OX
GaAs
ion
OX/ ion
Hypothèses du modèle : Propriétés de l’interface base/collecteur
Deux barrières d’interface : Barrière de Schottky : SC = 0.7 eV (mesurée)
Gap de l’oxyde : OX = 4.5 eV (mesurée)
Seuil d’ionisation par impact : ion 5 eV (mesurée)
OX ion
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Etude de la transmission (P0 = 0)
dfMT M ),()(0
Partie III Modélisation du transport
T : M ou M
10 100 1000
10-2
10-4
10-6
1
E0 (eV)
T
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Coefficient de multiplication dans le métal
Multiplication par Ionisation par impact
dfMT M ),()(0
Partie III Modélisation du transport
Etude de la transmission (P0 = 0)
T : M ou M
ionOXSCM
ion
ion
MOX
M
OXOX
M
SCSC
MTTT
EET
)exp()exp()exp()( 0
0
![Page 25: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/25.jpg)
ionOXSCM
ion
ion
MOX
M
OXOX
M
SCSC
MTTT
EET
)exp()exp()exp()( 0
0
dfMT M ),()(0
Partie III Modélisation du transport
Etude de la transmission (P0 = 0)
T : M ou M
TSC : transmission au dessus de la barrière ΦSC (Schottky)
TOX : transmission au dessus de la barrière ΦOX (Oxyde)
Tion : transmission au dessus de la barrière Φion (ionisation par impact)
![Page 26: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/26.jpg)
ionOXSCM
ion
ion
MOX
M
OXOX
M
SCSC
MTTT
EET
)exp()exp()exp()( 0
0
dfMT M ),()(0
Partie III Modélisation du transport
Etude de la transmission (P0 = 0)
T : M ou M
TSC : transmission au dessus de la barrière ΦSC (Schottky)
TOX : transmission au dessus de la barrière ΦOX (Oxyde)
Tion : transmission au dessus de la barrière Φion (ionisation par impact)
![Page 27: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/27.jpg)
ionOXSCM
ion
ion
MOX
M
OXOX
M
SCSC
MTTT
EET
)exp()exp()exp()( 0
0
dfMT M ),()(0
Partie III Modélisation du transport
Etude de la transmission (P0 = 0)
T : M ou M
TSC : transmission au dessus de la barrière ΦSC (Schottky)
TOX : transmission au dessus de la barrière ΦOX (Oxyde)
Tion : transmission au dessus de la barrière Φion (ionisation par impact)
![Page 28: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/28.jpg)
?M
dfMT M ),()(0
Partie III Modélisation du transport
Etude de la transmission (P0 = 0)
T : M ou M
ionOXSCM
ion
ion
MOX
M
OXOX
M
SCSC
MTTT
EET
)exp()exp()exp()( 0
0
![Page 29: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/29.jpg)
Partie III Modélisation du transport
Etude de la transmission (P0 = 0)
Extraction de l’énergie moyenne M (résolution graphique)
01
0
0
)exp()exp()exp(
E
)E(T
M
ion
ion
MOX
M
OXOX
M
SCSC
M
exp
![Page 30: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/30.jpg)
SC = 10-4
SC = 0.7 eVSCT
OX = 0.5
OX = 4.5 eVOXT
ion = 5 eV
OX = 0.5ionT
)(eVM
Energie E0 (eV)
B = 0.7 eV
Extraction de l’énergie moyenne M (résolution graphique)
01
0
0
)exp()exp()exp(
E
)E(T
M
ion
ion
MOX
M
OXOX
M
SCSC
M
exp
E0 = 80 eV
Partie III Modélisation du transport
Etude de la transmission (P0 = 0)
![Page 31: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/31.jpg)
Comment expliquer en terme de transport la loi de variation M(E0) ?
Partie III Modélisation du transport
Etude de la transmission (P0 = 0)
![Page 32: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/32.jpg)
Calcul théorique de l’énergie moyenne
Régime balistique
k : k0 kF
: E0 Eball
parcours : zball
Régime diffusif
k aléatoire < kF
parcours : zdiff
: Eball M
2 régimes de transport :
d = zball + zdiff M
Partie III Modélisation du transport
Etude de la transmission (P0 = 0)
![Page 33: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/33.jpg)
ll v
dt
dvdt
d
2ln
2ln
1) Régime balistique
2ln
1lv
d
dt
dt
dz
d
dz
Partie III Modélisation du transport
Etude de la transmission (P0 = 0)
0
0
0)(2ln
1 E
E F
Fball
ballE
d
E
EEz
Les équations de transport dans la base métallique
F
Fball EE
EEE
00avec
![Page 34: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/34.jpg)
ll v
dt
dvdt
d
2ln
2ln
)(2
Ddt
dz
)()(3
1)( 2 vD
Les équations de transport dans la base métallique
1) Régime balistique
2ln
1lv
d
dt
dt
dz
d
dz
ball
M
E
diffd
z
)(2ln3
1 2
2) Régime diffusif (équation de diffusion)
0
0
0)(2ln
1 E
E F
Fball
ballE
d
E
EEz
F
Fball EE
EEE
00avec
Partie III Modélisation du transport
Etude de la transmission (P0 = 0)
M tel que d = zdiff + zball
![Page 35: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/35.jpg)
ll v
dt
dvdt
d
2ln
2ln
)(2
Ddt
dz
)()(3
1)( 2 vD
1) Régime balistique
2ln
1lv
d
dt
dt
dz
d
dz
ball
M
E
diffd
z
)(2ln3
1 2
2) Régime diffusif (équation de diffusion)
0
0
0)(2ln
1 E
E F
Fball
ballE
d
E
EEz
() ?
Partie III Modélisation du transport
Etude de la transmission (P0 = 0)
Les équations de transport dans la base métallique
F
Fball EE
EEE
00avec
M tel que d = zdiff + zball
![Page 36: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/36.jpg)
Détermination de () pour retrouver la loi M(E0)
Partie III Modélisation du transport
Etude de la transmission (P0 = 0)
![Page 37: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/37.jpg)
Partie III Modélisation du transport
Etude de la transmission (P0 = 0)
zball zdiff M
ball
M
E
diffd
z
)(2ln3
1 2
![Page 38: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/38.jpg)
Interprétation des 3 régimes de transmission
1er régime : T TSC et M cst
T
ME
TM
SCSC
M
)exp(0
Energie E0 (eV)
Partie III Modélisation du transport
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T plus vite que linéairementT
ME
TM
SCSC
M
)exp(0
Energie E0 (eV)
Partie III Modélisation du transport
Interprétation des 3 régimes de transmission
1er régime : T TSC et M cst
2ème régime : T TSC et M
![Page 40: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/40.jpg)
Energie E0 (eV)
3ème régime : T TOX
)exp(0
M
OXOX
M
ET
T
Partie III Modélisation du transport
Interprétation des 3 régimes de transmission
T plus vite que linéairement
ME
TM
SCSC
M
)exp(0
1er régime : T TSC et M cst
2ème régime : T TSC et M
![Page 41: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/41.jpg)
Effet de filtre à spin
Multiplication dépendante du spin
dfMAfSPT SMp
00 )()()().(2
Partie III Modélisation du transport
Expression de la transmission dépendante du spin T
![Page 42: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/42.jpg)
Effet de filtre à spin
Multiplication dépendante du spin
dfMAfSPT SMp
00 )()()().(2
Partie III Modélisation du transport
Expression de la transmission dépendante du spin T
![Page 43: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/43.jpg)
Expression de la transmission dépendante du spin T
E0/3
E0/2
E0
F=fP + Mfs
fp
dfSPT p )()()(20
0
2
)()()(
pp
pff
f
)()(
)()()(
pp
pp
ff
ffS
)exp(1
)()(0 MMM
p FE
f
Partie III Modélisation du transport
![Page 44: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/44.jpg)
Interprétation des 3 régimes de T
SCTT OXTT
Partie III Modélisation du transport
![Page 45: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/45.jpg)
Expression de l’asymétrie de spin AC pour une barrière (,)
dfSPTM
)()()(20
0
)exp(2 0MM
PT
Lorsque S 1
dfMT )()(0
)exp(0
MM
ET
et
et
Partie III Modélisation du transport
![Page 46: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/46.jpg)
002 E
PT
TAC
Indépendant de
Energie d’analyse
Energie d’injection
dfSPTM
)()()(20
0
)exp(2 0MM
PT
Lorsque S 1
dfMT )()(0
)exp(0
MM
ET
et
et
Partie III Modélisation du transport
Expression de l’asymétrie de spin AC pour une barrière (,)
![Page 47: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/47.jpg)
Interprétation du saut de AC
AC augmente dans le rapport SC
OX
00 E
PA SCC
00 E
PA OXC
Partie III Modélisation du transport
![Page 48: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/48.jpg)
Récapitulatif Fe/Ox/GaAs
Transport dans le filtre à spin
Relaxation de E et k dans la base
M (E0)
Transport à l’interface base/collecteur
2 barrières
Transport sélectif en spin jusqu'à 1000 eV d’injection
Energie moyenne des électrons collectés : quelques eV
Partie III Modélisation du transport
![Page 49: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/49.jpg)
Plan
I) Introduction
IV) Influence des paramètres d’injection, de transport et de collection
V) Conclusions et perspectives
III) Modélisation du transport dépendant du spin dans les jonctions MF/SC
II) Problématique
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Conditions d’injection : mise en évidence de l'ionisation par impact
Partie IV Influence des paramètres d’injection, de transport et de collection
ionOXSCM
ion
ion
MOX
M
OXOX
M
SCSC
MTTT
EET
)exp()exp()exp()( 0
0
![Page 51: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/51.jpg)
T
)exp(0
M
OXOX
MOX
ET
Energie E0 (eV)
Conditions d’injection : mise en évidence de l'ionisation par impact
Partie IV Influence des paramètres d’injection, de transport et de collection
ionOXSCM
ion
ion
MOX
M
OXOX
M
SCSC
MTTT
EET
)exp()exp()exp()( 0
0
)exp(E
TM
ionOX
ionion
0
![Page 52: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/52.jpg)
T
)exp(0
M
OXOX
MOX
ET
Energie E0 (eV)
Conditions d’injection : mise en évidence de l'ionisation par impact
Partie IV Influence des paramètres d’injection, de transport et de collection
)exp(E
TM
ionOX
ionion
0
![Page 53: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/53.jpg)
Extraction du paramètre d’interface OX
A haute énergie d’injection :
M ion T OX E0 /ion
OX/ ion = 0.13
OX = 0.65
)exp(0
M
ionOX
ionion
ETT
T
Energie E0 (eV)
Partie IV Influence des paramètres d’injection, de transport et de collection
Conditions d’injection : mise en évidence de l'ionisation par impact
![Page 54: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/54.jpg)
T
Energie E0 (eV)
dSPT
MM
020 )exp()().(2
∆T maximum pour E0 = 1500 eV
∆Tmax = 28% pour P0 = 100 %
Conditions d’injection : mise en évidence de l'ionisation par impact
Partie IV Influence des paramètres d’injection, de transport et de collection
![Page 55: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/55.jpg)
Influence des épaisseurs : effet sur la transmission T
Partie IV Influence des paramètres d’injection, de transport et de collection
d zdiff M
![Page 56: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/56.jpg)
Influence des épaisseurs : effet sur la transmission T
d= 45 Åd= 70 Å
T
Energie E0 (eV) Epaisseurs (Å)E
* (e
V)
E* = 520 eV
E* = 760 eV
Possibilité de varier E* avec l’épaisseur du filtre à spin
E* énergie pour laquelle le gain = 1
Partie IV Influence des paramètres d’injection, de transport et de collection
![Page 57: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/57.jpg)
AC /P0
Energie E0 (eV)
E E* = 520 eV
E E* = 760 eV
d= 45 Å (dFe = 25 Å)d= 70 Å (dFe = 40 Å) L’asymétrie passe par un
maximum ACmax à E0 E*
E* dépend de l’épaisseur totale de la base métallique.
ACmax dépend peu de l’épaisseur de Fer.
2*0 10/
EPA OX
C
000 2
/ETP
TPAC
S > 80 %
Influence des épaisseurs : effet sur l'asymétrie AC
Partie IV Influence des paramètres d’injection, de transport et de collection
![Page 58: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/58.jpg)
Barrière(s) d’interface
Choix du collecteur
GaAs
Pd/Fe/I/GaAs
Si
Au/Co/Au/Si Prod’homme P, JMMM 315 (1), 26 (2007)
1 seule barrière
Surface propre Pd/Fe/GaAs (traitement HCl en solution) Tereshchenko O., JVST. A, 17, 2655 (1999)
Surface passivée à l’hydrazine Pd/Fe/N-GaAs Berkovits V.L, APL 80, 3739 (2002)
2 barrières Surface oxydée Pd/Fe/Ox/GaAs (procédé UVOCS)
Caractéristiques du collecteur :
Partie IV Influence des paramètres d’injection, de transport et de collection
![Page 59: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/59.jpg)
J(A
/cm
2
Tension (V)
Trecuit = 150°C
B = 0.70 0.05 eV
n = 1.1 0.1
k
eV
nk
e
SAT eeJJB
1
Emission thermoionique
Caractéristiques du collecteur : fabrication et caractérisation
Partie IV Influence des paramètres d’injection, de transport et de collection
H (Oe)
m/m
s
Aimantation rémanente ≈ 100 %
Champ coercitif ≈ 40 Oe
![Page 60: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/60.jpg)
00 E
PA
0
0
P
AE
Contrôle de la deuxième barrière par le traitement de surface et le choix du SC
ox = 4.5 eV
º Pd/Fe/Uvocs/GaAs
Pd/Fe/GaAs (HCl)
Au/Co/Au/Si
0
0
P
AE
Energie E0 (eV)
Caractéristiques du collecteur : fabrication et caractérisation
Partie IV Influence des paramètres d’injection, de transport et de collection
![Page 61: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/61.jpg)
Plan
I) Introduction
IV) Influence des paramètres d’injection, de transport et de collection
V) Conclusions et perspectives
III) Modélisation du transport dépendant du spin dans les jonctions MF/SC
II) Problématique
![Page 62: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/62.jpg)
Conclusions
Loi M(E0) + Profil de l’interface () = Filtre à spin∆T
T
Partie V Conclusions et perspectives
Modèle de transport dépendant du spin dans les jonctions métal/SC de 5 à 3000 eV :
Lien entre énergie d’injection et distribution des électrons transmis
Détermination des condtions de fonctionnement combinant T > 1 et S 1 :
énergie d’injection
épaisseurs des couches
propriétés de la jonction base/collecteur
![Page 63: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/63.jpg)
Perspectives
1) Inversion du problème pour remonter à () à partir de T
Loi M(E0) + Profil de l’interface () = Filtre à spin∆T
T
Spectroscopie de la transmission à l’interface métal/SC sur la gamme d’énergie 0.2 eV – 10 eV.
Partie V Conclusions et perspectives
![Page 64: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/64.jpg)
dfMAfSPT MSMPpP
0
0 ),(),()().(2)(
2) Etude spectroscopique de la transmission dépendante du spin sur des feuilles autosupportées
Validation plus approfondie du modèle de transport (mesure de F et S)
Mise en évidence du terme de multiplication dépendant du spin
T
Energie E0 (eV)
Ce terme est beaucoup plus grand que l’effet de filtre à spin
…mais difficile à mettre en évidence
Pd/Fe/Ox/GaAs
Perspectives
Partie V Conclusions et perspectives
![Page 65: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/65.jpg)
3) Problématique de l’électronique de spin
Réalisation d’une vanne de spin tout solide fonctionnant autour de l’annulation E*
Figure de mérite très élevée
Perspectives
Partie V Conclusions et perspectives
0 200 400 600 800 1000-1000
-500
0
500
1000
I 0 ,
I B ,
IC
(n
A)
E0 (eV)
I0
IB
IC
+
IC
IBIB = 0
E*
![Page 66: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/66.jpg)
3) Problématique de l’électronique de spin
Réalisation d’une vanne de spin tout solide fonctionnant autour de l’annulation E*
Figure de mérite très élevée
Perspectives
Partie V Conclusions et perspectives
IB+
IB-
IBIB = 0
E = E*
temps (ms)
IB
![Page 67: Encadrement : Yves Lassailly (directeur de thèse), Jacques Peretti](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062321/5681367d550346895d9e09c8/html5/thumbnails/67.jpg)
3) Problématique de l’électronique de spin
Réalisation d’une vanne de spin tout solide fonctionnant autour de l’annulation E*
Figure de mérite très élevée
Perspectives
Partie V Conclusions et perspectives
0 200 400 600 800 1000
AB =
(I B
+ -
IB
- ) /
(IB
+ +
IB
- )
E0 (eV)
10-6
10-4
10-2
1
102
AB
E0 (eV)