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

Chapitre V – Modélisation du transport d’électrons chauds polarisés de spinL’objectif du présent modèle, est alors, compte tenu de ces remarques, de donner une approche à lafois simple et efficace du transport d’électrons polarisés appliquée au fonctionnement des filtres à spin.Ce modèle repose sur un certains nombres d’hypothèses, qui sont présentées au prochain paragraphe.Celles-ci portent d’une part sur les mécanismes de transport (dépendants ou non du spin dans la base),et d’autre part des propriétés de l’interface.Pour aller plus loin dans la description du transport d’électrons chauds dans les structuresmagnétiques, il serait nécessaire de mettre au point des outils numériques et théoriques adaptés,comme une simulation de Monté Carlo, ainsi que de disposer d’informations spectroscopiques etdépendantes du spin sur la distribution formée à la sortie du filtre à spin.2. Présentation du modèleNous allons dans cette section présenter notre modèle à travers les hypothèses que nous avons retenuespour décrire le transport dans le filtre à spin.2.A. Hypothèses concernant les mécanismes de transport dans la base du filtre à spin2.A.1. Hypothèses sur la relaxation de l’énergieLa première hypothèse porte sur le mécanisme principal de relaxation de l’énergie d’un électron dansun métal. Pour cela nous nous sommes appuyés sur certains résultats obtenus en spectroscopie. Lesétudes spectroscopiques [Woodruff86], en géométrie de réflexion, nous apprennent que lorsqu’unélectron d’énergie E 0 élevée, frappe la surface d’un métal, une distribution d’électrons réémis se formeà la surface (Fig.V.1). Cette distribution se compose principalement d’électrons élastiques (LEED)réfléchis à la surface, d’électrons ayant perdu peu d’énergie par des excitations individuelles oucollectives caractéristiques du métal (EELS), d’électrons provenant de transitions Auger (interactionavec des niveaux cœur) (AES), et enfin d’électrons secondaires excités à partir de la bande de valence.La probabilité qu’une de ces transitions ait lieu à une énergie donnée est inversement proportionnelleau libre parcours moyen à cette énergie.Parmi l’ensemble des excitations citées ci-dessus, seules les excitations individuelles avec desélectrons de conduction et les excitations collectives (plasmons) ont des libres parcours moyen del’ordre du nanomètre. Les autres, comme les transitions Auger ont des libres parcours moyen deplusieurs centaines de nanomètres (pour des énergies comparables). Ainsi, un spectre d’énergied’électrons transmis, pour un faisceau incident énergétique (E 0 > 10 eV) est largement dominé par lepic des électrons secondaires. Ces électrons secondaires, sont crées à l’issue d’une interaction électronélectronqui, à chaque collision fait perdre en moyenne à l’électron incident la moitié de son énergie.Les pertes d’énergie avec les plasmons (lorsqu’elles sont possibles) sont plutôt inférieures à 7 eV, etsont par conséquent bien inférieures aux pertes d’énergie issues de l’interaction avec les électrons deconduction.Notre première hypothèse sera donc de considérer comme mécanisme principal de relaxation del’énergie (et de la quantité de mouvement), l’interaction électron-électron.Le choix du libre parcours moyen inélastique sera discuté dans la section 3.C.2.4.Nous négligerons les diffusions élastiques, qui relaxent uniquement la quantité de mouvement. L’effetde ce type de diffusion est en fait, dans notre modèle, implicitement inclus dans la diffusioninélastique électron-électron, qui, comme nous le verrons à la section 3.C.2.2, relaxe également lavitesse de l’électron.112