Etudes par microscopie en champ proche des phénomènes de ...

Chapitre IV – Réalisation d’un transistor à vanne de spin sous ultra-vide.qu’en valeur moyenne ; valeur autour de laquelle se produisent des fluctuations d’intensité. L’originephysique de ces fluctuations est diverse (bruit thermique, bruit de grenaille, bruit de scintillation…) etconfère au bruit des caractéristiques particulières. Ces bruits sont de valeur moyenne nulle, et sontdéfinis par leur densité spectrale bf(ν ) . Leur valeur quadratique moyenne est indépendante du temps,et s’exprime sous la forme :2νmax∫bt = bf( ν ) dν0Cette somme exprime simplement le fait que les densités spectrales à deux fréquences différentes sontnon corrélées entre elles. Cette additivité des grandeurs quadratiques est également valable pour dessignaux aléatoires non corrélés. C’est pour cette raison que l’étude des sources de bruit aléatoires,peut être faite indépendamment les unes des autres.4.B. Sources de bruit dans notre transistor4.B.1. Bruits de la sourceLa source à électrons délivre un courant d’électrons d’intensité↑0↑0↓0↓02↑ ↓0= I0+ I0I et deI − Ipolarisation P0= . Quelque soit leur polarisation, les électrons sortant de la source doiventI + Ifranchir la barrière de potentiel du vide (abaissée par l’activation). Les fluctuations d’intensité decourant sont alors données par la formule de Schottky (dans une bande passante Δ ν ) [Solomon] :↑↓2↑↓δI 0= 2eI0Δν(IV. 7)Ce bruit de grenaille ou « shot Noise », est un bruit blanc de densité spectrale constante. A partir de larelation IV. 7, on peut alors calculer les fluctuations de I 0 et de P 0 à partir de la formule de propagationdes erreurs :22⎛⎞⎜ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞⎜∂↑2⎜∂↓22 I0 ⎟I0 ⎟⎜( δI⎟0) = δI+↑ 0δI↓ 0⎟⎜ ⎝ ∂I0 ⎠ ⎝ ∂I0 ⎠ ⎟22⎜ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎟⎜ ⎜∂↑2⎟ ⎜∂↓22 P0P0( δP=+ ⎟ ⎟0) δI↑ 0δI↓ 0⎝ ⎝ ∂I0 ⎠ ⎝ ∂I0 ⎠ ⎠On obtient ainsi :2⎛ ( δI⎞0) = 2eΔνI0⎜⎟⎜ 2 4eΔν2⎟( δP0) = (1 − P0)⎝ I0 ⎠Pour un courant incident de 100 nA, les fluctuations de courant injecté dans l’échantillon pour unebande passante de 2000 Hz (cette bande passante est fixée par nos picoampèremètres) sont de l’ordrede 8 pA rms. Cette valeur est nettement supérieure aux valeurs que nous souhaitons mesurer à basseénergie d’injection (plusieurs dizaines de fA) et par conséquent le bruit de grenaille de la sourceconstitue une première source de bruit irréductible. Ce bruit correspond au bruit irréductible de lasource. En pratique on mesure un bruit supérieur à cette valeur. Le bruit supplémentaire provient desfluctuations du laser, et des fluctuations de la tension appliquée à la cathode, qui produit parconséquent un courant source bruité. Nous appellerons dorénavant ΔI0ce bruit définit sur une bandepassante de 1Hz.95