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

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