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

Chapitre IV – Réalisation d’un transistor à vanne de spin sous ultra-vide.4.C.3. Comparaison du SNR avec celui des MTT et des vannes de spin commerciales.Discussion4.C.3.1. Comparaison avec les MTTDans la section précédente nous avons dérivé une expression de la figure de mérite adaptée à notreinstrument. Cette figure de mérite s’applique également à tout transistor à électrons chauds, et enparticulier aux MTT. Les expressions IV.12 sont en fait une généralisation de la figure de mérite d’unMTT dans le cas où la transmission ne peut plus être négligée devant l’unité. En général les MTTfonctionnent à fort courant injecté (i.e. pour des courants supérieurs au courant de saturation de lajonction), de sorte que le bruit est essentiellement dominé par le bruit de grenaille de la source. Lesmesures de bruit sur de tels transistors confirment ce résultat [Jansen03]. La figure de mériteintrinsèque d’un MTT s’exprime alors sous la forme (dans la limite des faibles transmissions):F MTTi= SLa mesure est ici effectuée sur le collecteur. Compte tenu des expressions (II.18), on peut exprimeranalytiquement la figure de mérite intrinsèque d’un MTT en fonction de l’épaisseur d de la couche dumatériau magnétique :MTT t 2d2dFi= tanh( )sinh( ) e2 βλ βλCelle-ci est alors optimale pour une épaisseur d max :2λ −1/β + 1/ β + 8dmax= arg tanh()β2On peut déduire la valeur optimale de la figure de mérite dans le cas du MTT présenté en figure (Fig.4II.9), où λ = 22 A, β = 0.69 et t = 4.10− :d = 4.2 nm et MTT−5−4max= 9.10 ≈2T−d/ λF i max10Nous avons représenté sur la figure (Fig.IV.30) la figure de mérite optimale d’un MTT usuel et cellede notre instrument pour un courant incident de 10mA, et pour les échantillons 1 et 2. La valeur ducourant injecté choisie correspond à un courant de source typique pour un MTT.Nous y avons également inclus les SNR lorsque la mesure est effectuée sur la base ou sur le collecteur.Nous constatons que les SNR que nous obtenons sont comparables à celui d’un MTT optimisé.Ces courbes montrent de plus, qu’à haute énergie d’injection il est plus avantageux d’effectuer lamesure de l’effet vanne de spin sur la base plutôt que sur le collecteur. Un gain de 4 dB est observé.Comme nous l’avons souligné plus haut, ce résultat provient du fait qu’autour de l’annulation le bruitde la source est annulé lorsque la mesure est effectuée sur la base. Rappelons également qu’unemesure autour de l’annulation permet de bénéficier d’un contraste en principe « infini ». Le bruitlimitant la mesure est alors uniquement le bruit de grenaille du courant transmis (bruit de collecte).104