Quand un courant polarisé en spin traverse un matériau magnétique, il apparaît un « couple de transfert de spin » qui s'exerce sur l'aimantation de ce matériau. Il est donc possible de manipuler une aimantation sans appliquer de champ magnétique, mais plus simplement un courant.

Cette découverte a ouvert la voie à des technologies de l'information rapides et à faible consommation d'énergie, notamment celles des mémoires magnétiques non volatiles (MRAM, Magnetic Random Access Memory), qui utilisent des jonctions tunnel magnétiques.

Dans une étude précédente (Fabrique de savoirs - Une conversion spin-charge optimale ! (cea.fr)), des chercheurs de l'Irig et leurs partenaires ont démontré qu'il apparaît une accumulation bidimensionnelle d'électrons aux interfaces d'oxyde des jonctions tunnel magnétiques. Ces gaz bidimensionnels d'électrons offrent alors des conditions très favorables à une conversion efficace du courant de spin en courant de charge.

Les scientifiques montrent aujourd'hui qu'il est possible d'utiliser le gaz bidimensionnel d'électrons pour contrôler, via un couple de transfert de spin, l'aimantation d'une couche magnétique.

Ce travail valide la compatibilité des oxydes accueillant les gaz bidimensionnels d'électrons avec les jonctions tunnel magnétiques équipant les MRAM et rend possible le développement de technologies associant mémoire et logique, avec en particulier des MRAM reconfigurables, des dispositifs à base de skyrmions (micro-vortex magnétiques) ou des circuits « magnoniques » (fondés sur des ondes de spin).

Ces recherches ont bénéficié du soutien de l' ANR, de l'Institut Universitaire de France, de l'ERC et du programme européen FET-OPEN.