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Détecter et produire un courant de spins dans le germanium


​Une équipe de l'Inac est parvenue à convertir un courant de spins en courant de charges à l'interface entre fer et germanium, grâce au couplage spin-orbite. Selon le principe de réciprocité, le processus inverse est lui aussi possible. La génération et la détection d'un courant de spins sont donc a priori réalisables en technologie CMOS actuelle. Une première étape vers un transistor à spin reposant entièrement sur le couplage spin-orbite !

Publié le 1 mars 2017

Le « couplage spin-orbite » est un effet relativiste qui affecte le spin de l'électron par la simple présence du noyau atomique, et plus généralement par son environnement. Utilisé dans les métaux lourds, cet effet permettrait à terme l'écriture sur une mémoire magnétique MRAM. En revanche, il est quasiment absent dans le silicium et le germanium, les matériaux de la microélectronique. Or aujourd'hui, une technique d'épitaxie par jet moléculaire à basse température mise en œuvre à l'Inac permet d'obtenir des interfaces entre le fer et le germanium très propres, sans défaut, et dans lesquelles se développe un fort couplage spin-orbite appelé Rashba.

Les physiciens de l'Inac ont utilisé cette interface comme un séparateur de spins. Dans le cas d'un courant de spins incident, l'effet Rashba génère alors une tension électrique à l'interface entre les deux matériaux. Ainsi le courant de spins est-il converti en courant classique de charges électriques.

Ce travail a été conduit en collaboration avec l'Unité mixte CNRS/Thales (Palaiseau) et le centre de recherche de Jülich (Allemagne).

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