Etudes par microscopie en champ proche des phÃ©nomÃ¨nes de ...

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$G. M. Zaslavsky, Chaos, fractional kinetics, and anomalous transport ...$

Chapitre IV – Réalisation d’un transistor à vanne de spin sous ultra-vide.Bruits (pA/ Hz ) Bruit desourceBruit decollecteBruitJohnson4kτR1 1( + )R RδI C 0.18 0.18 0.4 0.013 0.15 0.0008δI B 0 0.18 0.4 0.013 0.15 0.0008Tab. IV.2 : Récapitulatif des valeurs des différentes sources de bruit limitant la mesure. Ici on apris T = 1, I 0 = 100 nA, et ΔI 0 = 0.On remarque que les bruits en tension et en courant des amplificateurs opérationnels peuvent êtrenégligés 11 . Les bruits qui dominent la mesure sont par conséquent le bruit Johnson de la diode etles bruits de grenaille de la source ainsi que du courant transmis à travers la diode. Il s’agit là debruits irréductibles. Le bruit Johnson de la source est constant, indépendant de l’énergie. En revanche,le bruit de source ainsi que le bruit de collecte dépendent de T, et donc de l’énergie d’injection.Une remarque intéressante qui se dégage de la relation IV.10b est la possibilité d’annuler lebruit lié à la source, en mesurant le courant I B autour de l’annulation.Nous avons représenté sur la figure (Fig.IV.27) les courbes de bruit mesurés sur I B et I C et calculésselon les équations IV.10 en fonction de la transmission T (la bande passante est ici de 2kHz) pour unéchantillon oxydé de résistance R 0 de 120 kΩ.En conclusion, ces courbes montrent qu’à basse transmission, les bruits sur I C et I B sontdéterminés par les fluctuations thermiques de la jonction Schottky (bruit Johnson). A hautetransmission c’est le bruit de la source qui limite la précision des mesures. Autour del’annulation le bruit de source peut être annulé sur le courant base I B .Précisons qu’ici, le bruit de la source n’est pas fixé par son bruit de grenaille (I B > I C à faibletransmission) mais par les fluctuations de la tension appliquée à la source et des potentiels de l’optiqueΔI0−3électronique. Pour le calcul, nous avons pris comme valeur de ΔI 0 , = 2.6.10 . Cette valeur estI0très proche du bruit relatif mesuré sur le courant source. En limitant ces fluctuations de source, on peutnéanmoins se rapprocher de la limite imposée par le bruit de grenaille de la source.0b AOi AOFig. IV.27 : Evolution du bruit mesuré (avec et sans courant) et calculé (équations IV.10) sur lecourant base et collecté obtenu sur un échantillon oxydé. Mise en évidence de la nature du bruiten fonction de la transmission.11 Le bruit en tension pourra être négligé devant le bruit Johnson de la diode tant que R 0 est supérieur à 10 4 .100
Chapitre IV – Réalisation d’un transistor à vanne de spin sous ultra-vide.La mesure du bruit sur I C ou I B à haute transmission montre que le bruit évolue linéairement avec latransmission. Comme nous le verrons à la prochaine section, cela aura des conséquences surl’expression de la figure de mérite de notre instrument.4.C. Figures de mérite du transistor à vanne de spinL’objectif de ce paragraphe est de donner une expression de la figure de mérite de notre instrument enfonction des paramètres caractérisant le filtre à spin (la fonction de Sherman S de l’instrument et latransmission T), ainsi que des conditions d’opération.Nous pensons que cette expression est générale, et peut par exemple être appliqué à un transistor toutsolide, où l’injecteur serait séparé de la base par un oxyde suffisamment épais pour supporter destensions de quelques centaines de volts.Nous comparons alors cette figure de mérite à celle obtenue dans les meilleurs MTT, ainsi que dansles vannes de spin actuellement commercialisées reposant sur la GMR.4.C.1. Expression de la figure de mériteOn définit la figure de mérite d’un détecteur comme le carré du rapport signal sur bruit.Dans notre cas, le signal portant l’information correspond à la différence des courants lorsque l’onchange l’orientation relative de la couche magnétique avec la polarisation des électrons incidents. Cesignal peut-être mesuré soit sur la base du transistor soit sur le collecteur (les deux signaux sont alorsde signe opposé). Il s’exprime sous la forme :ΔIσ σC , B= IC,B− IC,B= 2SP0TI0(IV.11)Pour calculer le bruit associé à ce signal, on peut partir des équations IV.10, en négligeant le bruit desamplificateurs. Nous allons de plus négliger le bruit de la source d’origine autre que le bruit degrenaille de celle-ci (ΔI 0 = 0). Ces hypothèses nous permettent alors de définir la figure de mériteintrinsèque de notre appareil. L’erreur sur le signal de l’équation IV.11 peut se calculer à l’aide dela formule des propagations des erreurs, et de l’équation IV.10. Nous donnons ici une expression dubruit sur ce signal lorsqu’il est mesuré sur la base ou le collecteur, et dans le cas où l’on ne négligeplus SP 0 devant 1 :2⎛2 2[ { } ] ⎞⎜δ ΔIC= 4eΔνI0T1+T (1 + S P0) + 2Isat 122⎜22⎝δΔI= Δ [ { + − + } + ] ⎟⎟ B4eν I0T (1 T ) ( TSP0) 2Isat ⎠Ces expressions nous permettent maintenant d’exprimer la figure de mérite de notre instrument selonque la mesure s’effectue sur la base ou sur le collecteur :2C I0P0F =eΔν2B I0P0F =eΔνS2 2[ T{ 1+T (1 + S P )}+ 2Js / I ]S2T02T2 2 2 2[ T + (1 − T)+ T S P + 2Js / I ]220satsat0I0P0= FeΔν022CiI0P0= FeΔνNous avons introduit dans les relations IV.12 les figures de mérite intrinsèques F i B,C du transistor.Ces expressions font intervenir différents paramètres que l’on peut séparer en deux catégories:Bi(IV.12)12 Dans ces expressions, le facteur 4 (dans le préfacteur, au lieu d’un facteur 2) provient du fait que laσσ 1mesure de chacune des quantités IC , Best effectuée pendant un tempst = . 2 Δν101
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RésuméDRISS LAMINEEffet de filtre
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AbstractDRISS LAMINESpin filter eff
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RemerciementsRemerciementsJ’ai r
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Table des matièresTABLE DES MATIER
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Table des matières4.A. Notion de r
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