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Le magn

Description:

... Des propri t s magn tiques modifi es Nano-objets Nanofils de cobalt dans la c rine Interfaces/surfaces Fe/ZnSe Couches minces Fe/ZnSe Plan Histoire ... – PowerPoint PPT presentation

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Tags: couches | magn | minces

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Transcript and Presenter's Notes

Title: Le magn


1
Le magnétisme à lINSP, pourquoi, comment ?
Max Marangolo et Catherine Gourdon
Journées hors-murs 2010
2
Plan
  • Histoire et vie quotidienne
  • Matériaux et champs magnétiques
  • Compréhension phénoménologique du magnétisme
  • Origine quantique du magnétisme XXème siècle
  • Moment orbital et spin de lélectron
  • Paramagnétisme, Ferromagnétisme,
  • Des matériaux magnétiques, partout et depuis
    longtemps
  • Magnétisme à lINSP matériaux et phénomènes
    physiques
  • Nouveaux matériaux, pourquoi réduire la taille
    des systèmes, rôle des interfaces
  • Nanofils de cobalt dans la cérine
  • Interface Fe/ZnSe
  • Intégrabilité (matériaux magnétiques dans la
    microélectronique, traitement de linformation)?
  • systèmes hybrides ferromagnétique/semiconducteur
  • MnAs TMR
  • rendre les semiconducteurs magnétiques
  • GaMnAs
  • Manipulation du magnétisme
  • Magnétisme ultime

3
Matériaux et champs magnétiques Compréhension
phénoménologique du magnétisme
1820 Oersted Ampère
18ème siècle
4
Origine quantique du magnétisme XXème siècle
Moment magnétique orbital et moment magnétique de
spin
L S J ? moment magnétique déterminé par J L
S ? L et S peuvent interagir
5
Paramagnétisme
  • Matériaux paramagnétiques
  • À température ambiante
  • ? 400 Tesla pour saturer laimantation!

6
Paramagnétisme / Ferromagnétisme
Paramagnétisme
Ferromagnétisme
7
Ferromagnétisme
500µm
Paroi magnétique Échange anisotropie
Renversement daimantation
8
Matériaux magnétiques, partout et depuis longtemps
Mécanique quanto-relativiste Orbite et spin des
électrons Echange Domaines magnétiques Rémane
nce
9
Matériaux magnétiques, partout et depuis longtemps
Mécanique quanto-relativiste Orbite et spin des
électrons Echange Domaines magnétiques Rémane
nce
10
Matériaux magnétiques, partout et depuis longtemps
haut-parleur
actionneur magnétique
boussole
transformateur
moteur
encodeur magnétique
300 nm
Enregidstrement magnétique
11
Plan
  • Histoire et vie quotidienne
  • Matériaux et champs magnétiques
  • Compréhension phénoménologique du magnétisme
  • Origine quantique du magnétisme XXème siècle
  • Moment orbital et spin de lélectron
  • Paramagnétisme, Ferromagnétisme,
  • Des matériaux magnétiques, partout et depuis
    longtemps
  • Magnétisme à lINSP matériaux et phénomènes
    physiques
  • Nouveaux matériaux, pourquoi réduire la taille
    des systèmes, rôle des interfaces
  • Nanofils de cobalt dans la cérine
  • Interface Fe/ZnSe
  • Intégrabilité (matériaux magnétiques dans la
    microélectronique, traitement de linformation)?
  • systèmes hybrides ferromagnétique/semiconducteur
  • MnAs TMR
  • rendre les semiconducteurs magnétiques
  • GaMnAs
  • Manipulation du magnétisme
  • Magnétisme ultime

12
Nouveaux matériaux, pourquoi réduire la taille
des systèmes, rôle des interfaces
  • Des propriétés magnétiques modifiées
  • Nano-objets
  • Nanofils de cobalt dans la cérine
  • Interfaces/surfaces
  • Fe/ZnSe
  • Couches minces

13
Nano-objets Nanofils de cobalt dans la cérine
Confinement ? propriétés magnétiques
Resp. Yunlin Zheng, Franck Vidal
Nano-objets
Co nanowires in PLD grown CeO2/SrTiO3(001)?
14
Nanofils de cobalt dans la cérine
3 nm
5 nm
- fil
// fil
Schio, Vidal, Zheng et al. Phys. Rev. submitted
15
Interfaces/surfaces
Fe / ZnSe / GaAs(001) 1, 3, 5 et 7 ML
  • Réactivité dinterface.
  • Structure et contraintes épitaxiales.
  • Electronique et magnétisme à linterface.
  • Anisotropie magnétique
  • Conséquences pour le transport

16
Fe/ZnSe
Ab initio avec Fabio
17
Plan
  • Histoire et vie quotidienne
  • Matériaux et champs magnétiques
  • Compréhension phénoménologique du magnétisme
  • Origine quantique du magnétisme XXème siècle
  • Moment orbital et spin de lélectron
  • Paramagnétisme, Ferromagnétisme,
  • Des matériaux magnétiques, partout et depuis
    longtemps
  • Magnétisme à lINSP matériaux et phénomènes
    physiques
  • Nouveaux matériaux, pourquoi réduire la taille
    des systèmes, rôle des interfaces
  • Nanofils de cobalt dans la cérine
  • Interface Fe/ZnSe
  • Intégrabilité (matériaux magnétiques dans la
    microélectronique, traitement de linformation)?
  • systèmes hybrides ferromagnétique/semiconducteur
  • MnAs TMR
  • rendre les semiconducteurs magnétiques
  • GaMnAs
  • Manipulation du magnétisme
  • Magnétisme ultime

18
Intégrabilité Stockage et traitement de
linformation
Stockage non volatile de linformation Matériaux
magnétiques
Traitement de linformation Circuits logiques
semiconducteurs
  • Nouvelles architectures associant mémoire et
    logique
  • Systèmes hybridesferromagnétique/semiconducteur
  • MnAs TMR
  • Rendre les semiconducteurs magnétiques
  • GaMnAs

19
Magnétotransport jonctions métal/semiconducteur
/métal
Magnétorésistance géante. Vannes de spin
Magnétorésistance tunnel (TMR) Electronique de
spin.
Sandwich métallique. Ferro/non ferro/ferro
Sandwich hybride. Fe/ZnSe/Fe , MnAs/GaAs/MnAs
R?? lt R??
Baibich, Broto, Fert, Nguyen Van Dau, and
Petroff, Etienne, G. Creuzet, Friederich, and
Chazelas PRL 1988
Thèse de Vincent Garcia
20
(Ga,Mn)As un semiconducteur ferromagnétique Colla
borations au sein de lINSP
  • GaMnAs
  • système semiconducteur et magnétique
  • Recherche dune température de Curie élevée
  • actuellement -100C
  • Semiconducteurs magnétiques dilués un
    ferromagnétisme particulier
  • Propagation de parois de domaines
  • Paramètres largeur de paroi

S. Parkin IBM
21
(Ga,Mn)As un semiconducteur ferromagnétique Colla
borations au sein de lINSP C. Gourdon, V. Jeudy,
H.J. von Bardeleben, C. Testelin, F.
Bernardot thèses A. Dourlat, K. Khazen, M.
Cubukcu, S. Haghgoo
  • Détermination de la largeur de paroi magnétique
  • Fabrication, RX et magnéto-transport A.
    Lemaître (LPN)
  • Propriétés magnétiques (INSP)
  • Aimantation (SQUID)
  • Anisotropie magnétique (résonance
    ferromagnétique)?
  • Domaines magnétiques (microscopie Kerr)?

M(T)
K(T)
A. Dourlat et al. Phys. Rev. B 2007 C. Gourdon et
al. Phys. Rev. B. 2008 K. Khazen et al. Phys.
Rev. B 2008
22
Plan
  • Histoire et vie quotidienne
  • Matériaux et champs magnétiques
  • Compréhension phénoménologique du magnétisme
  • Origine quantique du magnétisme XXème siècle
  • Moment orbital et spin de lélectron
  • Paramagnétisme, Ferromagnétisme,
  • Des matériaux magnétiques, partout et depuis
    longtemps
  • Magnétisme à lINSP matériaux et phénomènes
    physiques
  • Nouveaux matériaux, pourquoi réduire la taille
    des systèmes, rôle des interfaces
  • Nanofils de cobalt dans la cérine
  • Interface Fe/ZnSe
  • Intégrabilité (matériaux magnétiques dans la
    microélectronique, traitement de linformation)?
  • systèmes hybrides ferromagnétique/semiconducteur
  • MnAs TMR
  • rendre les semiconducteurs magnétiques
  • GaMnAs
  • Manipulation du magnétisme
  • Magnétisme ultime

23
Manipulation de laimantation
  • Semiconducteurs ferromagnétiques (Ga,Mn)As1-xPx
  • direction de laimantation ? information
  • anisotropie magnétique complexe ? manipulation
  • déclenchement et contrôle de la précession ou du
    basculement de laimantation

24
Renversement daimantation température
25
Renversement température contrainte
26
Mn-L 3
Fe-L 3
27
Magnétisme ultime C. Testelin, M.Chamarro, B.
Eble, F. Bernardot, F. Fras, P. Desfonds
Une boîte quantique permet de stocker de
linformation à léchelle nanométrique
Système à 2 niveaux ??? ???
ex BQ InAs sur GaAs
électron
noyaux
trou
Se
St
Sn
t heure
t ?s - ms
Ensemble de spins 105
Spin unique
28
Conclusion
  • Spintronique
  • Nouveaux matériaux
  • Nano-objets
  • Interfaces
  • Systèmes hydrides métal/SC
  • Compétences et techniques
  • Élaboration
  • Techniques et compétences couplées
  • Résonance ferromagnétique
  • Imagerie magnéto-optique
  • Génération dondes acoustiques
  • ? Nouvelles méthodes de manipulation de
    laimantation dobjets nanométriques.
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