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

Chapitre II – Concepts généraux autour de l’électronique de spin1.B. Effet des interfacesAu paragraphe précédent, pour calculer l’ordre de grandeur de l’accumulation de spin, nous avonssupposé qu’à l’interface, la polarisation P du courant était proche de un. De façon générale, lorsque lematériau non magnétique n’est pas un métal, ce résultat n’est plus vrai, et dépend de la nature dumatériau non magnétique, ainsi que de l’interface [Schmidt00, Raschba00, Fert01]. Ce problème a étélonguement abordé ces dernières années tant d’un point de vue théorique qu’expérimental et a montréque le transport dépendant du spin dans des structures hybrides est également très sensible aux effetsd’interface.L’objectif de cette section est de préciser le rôle des celles-ci lorsque le transport (dépendant du spin)s’effectue au niveau de Fermi. Nous avons décidé de l’illustrer dans le cas du problème de l’injectionde spin vers un matériau non magnétique lorsque celui-ci est un SC. Nous rappelons alors lesconditions imposées à l’interface [Fert06] pour avoir une injection et une détection efficaces dans unestructure type spin-FET : MF/I/SC/I/MF, où MF désigne un métal ferromagnétique, I l’interface et SCle semi-conducteur.1.B.1. Critère imposé à l’interface pour injecter un courant polarisé d’un MF vers unSCL’accumulation de spin introduit au paragraphe précédent nous a permis de mettre en évidence unelongueur caractéristique de décroissance du courant de spin des porteurs dans la matériau nonmagnétique. Cette décroissance a pour origine, le renversement des spins qui s’opère sur untempsτ S(temps de vie de spin).La polarisation à l’interface est liée à la proportion relative de renversements de spin qui a eu lieu dansle MF et dans le SC. Intuitivement, on s’attend à avoir une polarisation à l’interface faible si lematériau non magnétique a une densité d’état négligeable par rapport au matériau magnétique caralors, sur un laps de temps donné, il renversera moins de spin que le MF. Ceci est le cas dans unejonction MF/SC qui présente un désaccord ou « mismatch » des conductivités.On peut calculer un ordre de grandeur du nombre de renversements R de spins qui a lieu dans chaquezone par unité de temps (et par unité de surface) :Dans MF :Dans SC :RRMFMF MFλDSMFτSMF MF MFMF0DEλDSΔμF0=MFMF MFτSe²ρ λDSδnΔμ= =(II.5a)SC SCSCSC δnλDSΔμ0ΔJ0= ==SCSC SCτ eeS² ρ λDS(II.5b)On définit alors pour chaque zone la « résistance » de contact précédemment introduite,MF MFSC SCrMF= ρ λDSet rSC= ρ λDS. Lorsque l’on néglige les effets de diffusion d’interface, il y aMF SCcontinuité du potentiel chimique et donc : Δ μ0 = Δμ 0. Ainsi, lorsque les résistances de contactsont différentes, le nombre de renversement de spin dans chaque zone n’est pas le même. Cesrésistances peuvent être comparées pour un métal comme le cobalt et un SC tel que le GaAs :−152−92r Co≈ 4.5*10Ωm