Etudes par microscopie en champ proche des phÃ©nomÃ¨nes de ...

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Chapitre III – Réalisation et caractérisations d’un filtre à spin MF/SC5. RécapitulatifNous avons présenté au cours de ce chapitre trois procédés de traitement de surface pour réaliserdes filtres à spin avec différents profils de barrière à l’interface.Les structures Pd/Fe/Uvocs/GaAs évaporés à température ambiante présentent une interfacecaractérisée par la hauteur de barrière de l’oxyde Ga 2 O 3 de 4.4 eV, et par la hauteur de barrière deSchottky de valeur typique 0.7 eV. Le mécanisme de transport électronique est très bien décrit parl’émission thermoionique. Ces structures peuvent être réalisées sur des surfaces latérales de l’ordrede plusieurs mm² sans dégradation des propriétés électriques. Elles peuvent être recuites à 150°Csans affecter les propriétés magnétiques et électriques.Nous avons également étudié des jonctions traitées en surface avec HCl, et à l’hydrazine, quipermettent de supprimer l’oxyde natif à l’interface entre le métal et le SC. Ces diodes sontcaractérisées par des facteurs d’idéalité supérieurs à 1 (>1.1). L’effet d’un recuit à 150°C sur cesstructures ne perturbe pas les propriétés magnétiques, mais changent leurs propriétés électriques.6. Etudes complémentairesNous présentons ici certains résultats complémentaires sur la nature de l’oxyde obtenu lors du procédéUVOCS présenté plus haut.Nous avons étudié la composition de l’oxyde formé par le procédé UVOCS par spectroscopie dephotoémission X (XPS) (ces mesures ont été effectuées par Oleg Tereshchenko à l’Université d’Etat deNovosibirsk). La source de rayons X provient de la raie Al Kα (1486.6 eV) de l’aluminium. Les électronsqui sortent normalement à la surface de l’échantillon sont collectés par un analyseur hémisphérique derésolution 1 eV. Les profils des pics observés sont définis comme la convolution d’une lorentzienne (liéeau temps de vie du niveau sondé) et d’une gaussienne (résolution de l’analyseur). Les pics sont alorsdéconvolués par un logiciel de simulation numérique.La figure (Fig III.14) montre les spectres des niveaux Ga3d et As3d de la surface oxydée du GaAs pourdifférentes températures de recuit. Ces spectres révèlent la présence de trois types de composants : Ga 2 O 3 ,As 2 O 3 et As. Ce résultat est compatible avec la littérature [Lu93]. L’arsenic peut provenir de ladécomposition de l’oxyde métastable As 2 O 3 en Ga 2 O 3 : As 2 O 3 + 2 GaAs → Ga 2 O 3 + 4As. L’étude àdifférentes températures montre qu’à 400°C l’oxyde formé est principalement composé de Ga 2 O 3 .Nous pouvons par ailleurs estimer l’épaisseur de l’oxyde à partir des amplitudes des pics en utilisantl’équation :dOXDOXλOX(1 − exp( − )IOXλOX=IdSUBSUBDSUBλSUBexp( − )λSUBoù I OX et I SUB sont respectivement l’intensité des pics de l’oxyde et du substrat pour les niveaux Ga3d (ouAs3d), D OX et D SUB les densités de l’oxyde et du substrat, λ OX et λ SUB les libres parcours moyen desélectrons dans l’oxyde et le substrat, d OX l’épaisseur de l’oxyde.En supposant un libre parcours moyen égal dans le substrat et l’oxyde, et de valeur 2.5 nm [Lu93],on obtient une épaisseur de l’oxyde de 2 nm.Nous avons par ailleurs cherché à estimer la valeur du gap de l’oxyde. Nous présentons en (Fig.III.15) desspectres obtenus par spectroscopie de perte d’énergie d’électrons (EELS). Cette méthode est sensible auxtransitions inter bandes, et donc en particulier aux transitions bande de valence à bande de conduction.Lorsque l’échantillon ne subi pas de recuit, ou un recuit à une température en dessous de 250 °C, la perte62
Chapitre III – Réalisation et caractérisations d’un filtre à spin MF/SCd’énergie commence à 2.8 eV. Nous attribuons cette valeur au gap de l’oxyde As 2 O 3 , qui est de 3 eV. Pourun recuit à 400°C, l’énergie seuil de perte se situe à 4.4 eV. Cette valeur est proche du gap de Ga 2 O 3 (4.4eV [Passlack94]), ce qui semble confirmer l’existence d’un seul oxyde Ga 2 O 3 .Afin d’avoir un oxyde de composition bien contrôlé, nous avons avant chaque dépôt chauffé lesubstrat ozoné à 400°C pendant 10 minutes. L’oxyde d’épaisseur 2 nm est alors essentiellementformé de Ga 2 O 3 et son gap vaut 4.4 eV. La rugosité mesurée en AFM est de 1 nm pic à pic.Fig III.14 : spectre XPS de As3d (gauche) et Ga3d (droite) de la surface de GaAs oxydée selon leprocédé UVOCS pour différentes températures de recuit. A gauche, la déconvolution des pics(comparée avec le spectre sans oxyde) permet de distinguer essentiellement deux énergies deliaison : l’une centrée autour de 41.4 eV et est attribuée au GaAs, et l’autre centrée autour de 44.5eV et correspond au pic de l‘oxyde As 2 O 3 . A droite, la déconvolution des pics montre la présenced’une énergie de liaison centrée autour de 19.1 eV (attribuée à GaAs), l’autre centré autour de 20.2eV (attribuée à l’oxyde Ga 2 O 3 ). (L’offset d’intensité mesuré sur les spectres de droite, à hauteénergie, est lié à l’effet Doniach-Sunjic).63
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RésuméDRISS LAMINEEffet de filtre
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AbstractDRISS LAMINESpin filter eff
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RemerciementsRemerciementsJ’ai r
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Table des matières4.A. Notion de r
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PréambuleChapitre IPréambuleL’u
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PréambuleRougemaille03 : Rougemail
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