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

Chapitre III – Réalisation et caractérisations d’un filtre à spin MF/SC1. Systèmes étudiés pour la réalisation d’un filtre à spin1.A. Choix du systèmeNous avons étudié deux types de systèmes pour la réalisation de nos filtres à spin.1) Fe/GaAsLe premier est le système Fe/GaAs. Ces échantillons ont été réalisés au laboratoire par évaporation sousultra-vide. Nous avons choisi ce système pour sa « simplicité » et parce qu’il a été largement étudié cesvingt dernières années. En particulier, l’étude des mécanismes d’injection de spin d’un métalferromagnétique vers un SC, a suscité un regain d’intérêt ces dix dernières années pour ce type desystèmes. C’est également avec cette structure que les premiers résultats sur les filtres à spin MF/SC ontété obtenus au laboratoire [Filipe98]. Le choix de GaAs comme semi conducteur de collecte estégalement un atout si l’on souhaite à terme mesurer par photoluminescence la polarisation des électronstransmis dans le SC.Nous avons réalisé des échantillons avec trois types de traitement de surface. Surface oxydée Pd/Fe/Ox/GaAs. L’oxyde est formé sous atmosphère d’ozone obtenue parirradiation avec un rayonnement ultraviolet (procédé UVOCS). Cet oxyde rajoute alors dans leprofil d’interface une barrière d’oxyde en plus de la barrière de Schottky. Surface propre Pd/Fe/GaAs. La surface est désoxydée par une attaque chimique HCl/iso-Propanol(iPA) préalable au dépôt du métal [Tereshchenko99]. Surface passivée à l’azote Pd/Fe/N-GaAs par un traitement chimique à l’hydrazine (N 2 H 4 ). Cetype de traitement passive la surface du GaAs en éliminant son oxyde natif [Berkovits02].2) Au/Co/Au/SiLe deuxième type d’échantillon testé comme filtre à spin est le système Au(2nm)/Co(3nm)/Au(7nm)/Si.Ces échantillons ont été élaborés au laboratoire par voie électrochimique par Patricia Prod’homme. Nousavons profité de l’expertise du groupe électrochimie pour réaliser ce type de structures. La principaledifférence avec le système Fe/I/GaAs est qu’ici le métal ferromagnétique est séparé du SC par un métalnon ferromagnétique. Une étude détaillée de ce type de système peut se trouver dans [Prod’homme07].1.B. Cahier des charges pour la réalisation d’un filtre à spinLa réalisation d’un filtre à spin exige de réunir un certains nombres de conditions :Faible rugosité. En effet, lorsque les épaisseurs déposées sont faibles, il est important que lesélectrons traversent effectivement une épaisseur suffisante du métal ferromagnétique sans passerpar des trous ou des zones non magnétiques.Bonnes propriétés ferromagnétiques pour des épaisseurs de quelques nanomètres (l’expérience surles filtres à spin est en effet conduite sans champ magnétique appliqué, cf. chapitre IV). Cettecondition est nécessaire pour filtrer convenablement en spin les électrons. Nous tenons à préciserque dans le cas où le métal ferromagnétique est directement déposé sur le SC, l’existence d’unecouche magnétiquement morte à l’interface (faible devant l’épaisseur totale du MF) n’est à prioripas rédhibitoire. Cette hypothèse vient du fonctionnement même d’un filtre à spin : l’effet defiltrage en spin est un effet de volume et non d’interface. En effet, lorsque les électronsparviennent à cette couche « magnétiquement morte » ils ont déjà été filtrés en énergie.39