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Une grande accumulation de spin dans le germanium par effet Hall de spin


​Des chercheurs de l'Inac sont parvenus à accumuler des densités élevées de spin dans du germanium sur de grandes distances. Ce résultat permet d'envisager la réalisation d'un dispositif spintronique multi-terminaux où différentes tensions de spin peuvent être utilisées comme entrées dans un circuit de logique magnétique intégré sur germanium.
Publié le 19 septembre 2017
Le germanium est très prometteur en spintronique parce qu'il est compatible avec la technologie silicium : le temps de vie du spin des électrons y est très long, y compris à température ambiante, et ses propriétés optiques coïncident avec la « fenêtre » des télécommunications.

Jusqu'à maintenant, l'accumulation de spin dans le germanium était réalisée électriquement, par injection d'un courant de charge polarisé en spin, à partir d'un matériau ferromagnétique.

Les chercheurs de l'Inac ont utilisé, quant à eux, l' « effet Hall de spin » pour produire directement un courant de spin uniforme à partir d'un courant électrique, dans un canal de germanium dopé n. L'accumulation de spin obtenue est engendrée perpendiculairement au courant électrique. Équivalente à une aimantation, elle peut être cartographiée par une technique microscopique utilisant un effet magnéto-optique (Kerr).

Elle atteint près de 400 µm-3 au bord d'une piste en germanium de 100 µm de large. La densité de spin dans le germanium décroît modérément (linéairement) jusqu'au centre de la piste alors qu'en comparaison, la décroissance est exponentielle dans un semi-conducteur III-V comme l'arséniure de gallium.

Ainsi, il est possible de générer une accumulation de spin dans le germanium sur de grandes distances, ici une centaine de micromètres, soit près de cent fois plus que dans les autres semi-conducteurs. Et par ailleurs, la conversion d'un courant de charges en courant de spin se produit jusqu'à la température de 120 K. 

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