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

Chapitre IV – Réalisation d’un transistor à vanne de spin sous ultra-vide.partir duquel il devient moins avantageux, en terme de rapport signal sur bruit, de travailler avec desvannes de spin à base de GMR. A titre d’indication, la figure de mérite d’un élément vanne de spin àGMR croise la figure de mérite de notre instrument pour un courant I 0 = 3.10 -5 A.Fig. IV.31 : Evolution de SNR (rapport signal sur bruit) en fonction du courant incident pour :notre transistor (SNR échantillon 1), un élément vanne de spin (SNR VS ), et un transistor àélectrons chauds de figure de mérite maximale (SNR in ).Par ailleurs, la figure (Fig IV.31) montre que dans les conditions actuelles de fonctionnement d’unevanne de spin, le SNR maximal que l’on puisse obtenir avec un transistor à électron chaud est de 160dB, ce qui est nettement supérieur à la valeur de celui d’un élément de mémoire actuel reposant sur laGMR. Ce résultat qualitatif encourage donc la poursuite des efforts dans le développement d’untransistor à électrons chauds à large figure de mérite.Cette différence de comportement de la figure de mérite vis-à-vis du courant incident provient de ladifférence dans la nature du bruit limitant la mesure. Dans les vannes de spin reposant sur la GMR,les résistances sont faibles de sorte que c’est le bruit thermique en courant qui limite la mesure. Cebruit est indépendant du courant, et dépend des dimensions du dispositif. Dans les transistors àélectrons chauds, c’est le bruit de grenaille du courant incident (qui dans notre cas peut-être annulé à T= 1), et celui du courant transmis au dessus de la barrière qui limite la mesure. Ce bruit dépend ducourant incident et possède la particularité d’être indépendant des dimensions du filtre à spin, tant queJ SAT .s < I 0 , hypothèse largement vérifiée pour des petites sections.En pratique, plusieurs critères physiques déterminent le choix de la valeur du courant I 0 . Un critèreimportant est la dissipation par effet Joule. Si l’on souhaite travailler avec une puissance Joule2RI0surfacique constante, i.e. P S= = constante, alors en géométrie CPP, le courant I 0 varie commeSla surface, c'est-à-dire, qu’une diminution d’un facteur 10 dans l’extension latérale de l’élément demémoire induit une perte d’un facteur 100 sur le courant I 0 de lecture.Remarquons cependant, que pour une même dissipation, notre instrument doit travailler avec de plusfaibles courants, car il fonctionne à une tension beaucoup plus élevée (une centaine de volts).Un calcul complet, qui dépend de l’application visée, est donc nécessaire pour déterminer quelsystème sera le plus performant.107