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

Chapitre III – Réalisation et caractérisations d’un filtre à spin MF/SCL’ensemble de ces fonctions est définie à partir de la densité de courant J. Expérimentalement nousmesurons des courants I qui sont liés à la densité de courant par la relation : I = J.S , où S est la surfacede la jonction. Les courbes que nous présentons sont par conséquent toujours normalisées par rapport àcette surface. Les paramètres introduits plus haut sont ensuite déterminés automatiquement pour chaqueéchantillon par un programme que nous avons réalisé avec le logiciel Matlab 2 .3.C. Résultats avec les échantillons oxydés (passivation à l’UVOCS)3.C.1. Echantillons non recuitsNous présentons sur la figure (Fig.III.4) la caractéristique I-V pour un échantillonPd(4nm)/Fe(4nm)/Ox/GaAs de surface S = 0.3 cm². Par la suite nous ne préciserons plus l’épaisseur deséchantillons, car celles-ci ne jouent pas de rôle dans les propriétés électriques.Nous avons extrait de l’équation (III.4) les paramètres suivants :J SAT = 3.3.10 -5 A/cm 2 ; φ B = 0.62 eV ; n = 1.02 ; R 0 = 2450 Ω ; R S = 40 Ω(III.5)Nous avons également représenté sur la figure (Fig.III.4) la courbe I-V obtenue à partir de l’équation(III.4) en prenant comme paramètres ceux déduit expérimentalement (III.5). Cette courbe est en parfaitaccord avec les mesures expérimentales.Ce résultat indique que le mécanisme de transport à travers la jonction est essentiellement gouvernépar l’émission thermoionique. Cela peut sembler au premier abord surprenant compte tenu de laprésence d’un oxyde entre le métal et le SC. En fait, l’oxyde est suffisamment fin pour que les électrons lefranchissent soit par effet tunnel, soit par des trous. En règle générale, pour des oxydes épais ou quipossèdent une constante diélectrique élevée, une partie de la tension est chutée dans l’oxyde, et le facteurd’idéalité est en général plus grand que 1. Si on appelle C Ox et C GaAs , les capacités respectives de l’oxydeet du GaAs, la chute de tension dans le GaAs lorsque qu’on applique une tension V à la diode s’exprimeselon la relation :COxVGaAs=VCGaAs+ COxDans notre cas la capacité de l’oxyde est beaucoup plus grande que celle du SC. En effet, la capacité estdonnée par la relationC= ε , où ε est la constante diélectrique du matériau et d son épaisseur. Pourdl’oxyde Ga 2 O 3 , la constante diélectrique relative est εr= 10 [Passlack95], et son épaisseur est de 2 nm.Pour le GaAs la constante diélectrique relative est de valeur comparable ( εr= 12. 5 ), mais l’épaisseur dcorrespond ici la largeur de la zone de charge d’espace qui pour les dopages utilisés ici vaut typiquement200 nm. La capacité de l’oxyde est par conséquent beaucoup plus grande que celle du GaAs 3 . Il n’y adonc pas de chute de tension dans l’oxyde.Notons également que nous trouvons une hauteur de barrière nettement en dessous des valeurs usuellesrépertoriées dans la littérature : 0.72 eV à 300 K mesurée par I-V [Waldrop84] (cette mesure a été corrigéede l’effet de force image égale à 30 meV). L’origine de cette différence sera discutée au prochainparagraphe.2 Nous précisons également que la détermination de ces paramètres a été systématiquement comparée aux valeursobtenues à l’aide d’autres techniques d’extraction (méthode de Norde [Norde79], ou la méthode de Cheung). Lesvaleurs obtenues sont toujours similaires à celles obtenues avec les méthodes présentées plus haut.3 Les capacités mesurées sur de tels échantillons par C-V donnent des valeurs de 55 nF par unité de surface.47