Graffiti, hip hop, rap, breakdance. Las nuevas expresiones artísticas
Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS...
-
Upload
remi-jacquet -
Category
Documents
-
view
110 -
download
0
Transcript of Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS...
![Page 1: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/1.jpg)
Jean-Claude Soret
La spintronique : La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdancequand les électrons se mettent au breakdance
GREMANUMR CNRS 7347
21 Janvier 2014
![Page 2: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/2.jpg)
1. Un rapide historique de l’électronique
Sommaire
2. La découverte de la magnétorésistance géante
3. La naissance de la spintronique
4. Développements applicatifs de la spintronique
5. Perspectives
![Page 3: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/3.jpg)
1904 : La naissance de l’électronique
Invention de la diode à vide
John Ambrose Fleming1890
Invention de la triode à vide
Lee De Forest1906
l’ancêtre du transistor
![Page 4: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/4.jpg)
1947 : L’essor de l’électronique
J. Bardeen W. H. Brattain W. Shockley
Bardeen, Brattain et Shockley chercheurs aux Bell Labs
ont inventé le transistor
1947 Le premier transistor
Lauréats du prix Nobel de physique en 1956 pour cette invention
La révolution de l’électronique était en marche !
![Page 5: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/5.jpg)
1958 : La révolution électronique
1958 Le premier circuit intégré
J. C. Kilby ingénieur à Texas Instruments
a réalisé la première puce électronique
Jack St. Clair Kilby Co-lauréat du prix Nobel de physique en 2000
pour cette réalisation
1961 Le 1er circuit intégré commercialisé
Puce électronique d’un diamètre de 1,5 mm 4 transistors et 5 résistances.
Le développement de l’informatique moderneétait lancé !
![Page 6: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/6.jpg)
La conjecture de Moore
Le nombre de transistors des microprocesseurs double tous les deux ans !
Mais jusqu’à quand ?
Nom
bre
de
tran
sist
ors
Une croissance exponentielle
![Page 7: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/7.jpg)
1. Un rapide historique de l’électronique
Sommaire
2. La découverte de la magnétorésistance géante
3. La naissance de la spintronique
4. Développements applicatifs de la spintronique
5. Perspectives
![Page 8: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/8.jpg)
1988 : La découverte de la GMR
Unité Mixte de Physique CNRS/Thalès
Université Paris-Sud, Orsay
Centre de recherches de Jülich , Allemagne
Albert Fert
Co-lauréats du prix Nobel de physique en 2007
pour la découverte de la magnétorésistance géante (GMR)
Phénomène de magnétorésistance géante
Peter Grünberg
M.N. Baibich et al., Physical Review Letters 61,2472 (1988)
G. Binash et al., Physical Review B 39, 4828 (1989).
![Page 9: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/9.jpg)
Travaux précurseurs à la GMR
Il existe une influence du spin des électrons sur leur mobilité dans les métaux
et alliages ferromagnétique
Modèle de conduction électrique à 2 courants
La mobilité peut être très différentepour les électrons de spin et de spin
![Page 10: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/10.jpg)
Travaux précurseurs à la GMR
Mélange d’impuretés A et B avec des asymétries en spin opposées ou équivalentes
Exemple: Ni + impuretés A et B
![Page 11: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/11.jpg)
Une couche ferromagnétique « ferme » le canal des électrons
de spin
ConducteurCouche
magnétique
Principe de la GMR
e-
e- e-
e-
e-
e-
Conducteur
Seuls les électrons de spin
sont transmis
Electrons de spin et
Sens d’écoulement d’électronsI
e-
![Page 12: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/12.jpg)
Principe de la GMR
e-
e-
e-
e-
e-
e-
Les électrons ne sont pas
transmis
R est grande
Deux couches ferromagnétiques en configuration antiparallèles
« ferment » les canaux des électrons de spin et
F1 F2Couche non magnétique
ConducteurConducteur
Sens d’écoulement d’électronsI
Electrons de spin et
![Page 13: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/13.jpg)
e-
Principe de la GMR
e-
e-
e-
e-
e-
F1 F2Couche non magnétique
ConducteurConducteur
Sens d’écoulement d’électronsI
B
Seuls les électrons de spin
sont transmis
R est petite
Deux couches ferromagnétiques en configuration parallèle « ferment » le canal des
électrons de spin
Electrons de spin et
![Page 14: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/14.jpg)
Des alliages magnétiques aux
Chambre d’épitaxie par jets moléculaires utilisée pour la croissance de multicouches magnétiques
multicouches magnétiques
![Page 15: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/15.jpg)
Multicouches Fe/Cr
![Page 16: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/16.jpg)
Multicouches Fe/Cr
Alignement de l’aimantationdes couches ferromagnétiques
en présence d’un fort champ magnétique
![Page 17: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/17.jpg)
1. Un rapide historique de l’électronique
Sommaire
2. La découverte de la magnétorésistance géante
3. La naissance de la spintronique
4. Développements applicatifs de la spintronique
5. Perspectives
![Page 18: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/18.jpg)
1990 : Les vannes de spin
La 1ère brique élémentaire de la spintronique
![Page 19: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/19.jpg)
1995 : La magnétorésistance tunnel
![Page 20: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/20.jpg)
1. Une rapide histoire de l’électronique
Sommaire
2. La découverte de la magnétorésistance géante
3. La naissance de la spintronique
4. Développements applicatifs de la spintronique
5. Perspectives
![Page 21: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/21.jpg)
L’essor de la spintronique
Mémoires magnétiques à accès aléatoire (MRAM)
Têtes de lecture pour disques durs
Circuits logiques
Composants radiofréquence
Capteurs magnétiques
![Page 22: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/22.jpg)
Têtes de lecture des disques dures
L’écriture des informations
H
i
H
i
Lignes de champ créées par le courant i
Tête d’écriture
Lignes de champ créées par le courant i
1 110 0 0
1 100 1 0
10 000 tours/min
100 nm
25 nm
![Page 23: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/23.jpg)
Lecture des informationstête de lecture GMR
1 0 0 1 1 0
R
R
Résistancegrande
Résistancefaible
= 0
= 1
Têt
es d
e le
ctu
re
GM
RTêtes de lecture des disques dures
![Page 24: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/24.jpg)
Evolution de la capacité des disques durs
19961 Gbit/in2
2009600 Gbit/in2
3 µm
0,2
µm
100 nm 10 n
m
Disque dur en 1980
4 Mo 1 photo !
Disque dur 1 To
2,5 Millions de photo !
![Page 25: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/25.jpg)
1. Un rapide historique de l’électronique
Sommaire
2. La découverte de la magnétorésistance géante
3. La naissance de la spintronique
4. Développements applicatifs de la spintronique
5. Perspectives
![Page 26: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/26.jpg)
Nouveaux matériaux pour la spintronique
Les multiferroïques
M. Gajek et al., Nature Materials 6, 296 (2007)
LSMO / LBMO (2 nm) /Au
LSMO =La0,7Sr0,3MnO3
LBMO =La0,1Bi0,9MnO3
![Page 27: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/27.jpg)
Nouveaux matériaux pour la spintronique
Les semiconducteurs magnétiques dilués
D. Chiba et al., Nature 455, 515 (2008)
Les matériaux organiques
T.S. Santos et al., Physical Review Letters 98016601, (2007)
Co/Al2O3(0,6nm)/Alq3(1,6nm)/FeNi
Alq3 = tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum
![Page 28: Jean-Claude Soret La spintronique : quand les électrons se mettent au breakdance GREMAN UMR CNRS 7347 21 Janvier 2014.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022062312/551d9db9497959293b8dd453/html5/thumbnails/28.jpg)
http://www.refletsdelaphysique.fr/doc_journal/images/refdp/news/Dossier_ spintronique-Reflets_de_la%20Physique.pdf
Pour en savoir plus...
Reflets de la Physique , Revue de la Société Française de Physique
http://www.palais-decouverte.fr/fileadmin/fichiers/infos_sciences/revue/complements/ 324_jan_05/KF_n324_p24-33_w.pdf
LA REVUE DU PALAIS DE LA DÉCOUVERTE N°324 Janvier 2005
De la diode de Fleming au transistor, des postes TSF au téléphone portablepar Kamil Fadel
Dossier spintronique