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Journal articles
Electrical properties of single crystal Yttrium Iron Garnet ultra-thin films at high temperatures
Nicolas Thiéry
1
Vladimir V. Naletov
2
Laurent Vila
1
Alain Marty
1
Ariel Brenac
1
Jean-François Jacquot
3
Grégoire de Loubens
4
Michel Viret
5
Abdelmadjid Anane
2
Vincent Cros
2
Jamal Ben Youssef
6
Vladislav E. Demidov
7
Sergej O. Demokritov
7
Olivier Klein
1
3
CAMPE - Conception d’Architectures Moléculaires et Processus Electroniques
SYMMES - SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé : DRF/IRIG/SYMMES
4
LNO - Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes
SPEC - UMR3680 - Service de physique de l'état condensé, IRAMIS - Institut Rayonnement Matière de Saclay
Nicolas M. Thiéry 1
Author
Vladimir V. Naletov 2
Author
Laurent Vila 1
Author IdHAL : laurent-vila ORCID : https://orcid.org/0000-0002-1171-2391
Alain Marty 1
Author
Ariel Brenac 1
Author IdHAL : ariel-brenac ORCID : https://orcid.org/0000-0002-5582-7668
Jean-François Jacquot 3
Author
Grégoire de Loubens 4
Author
Michel Viret 5
Author
Abdelmadjid Anane 2
Author
Vincent Cros 2
Author
Jamal Ben Youssef 6
Author IdHAL : jamal-ben-youssef
Vladislav E. Demidov 7
Author
Sergej O. Demokritov 7
Author
Olivier Klein 1
Author IdHAL : oklein ORCID : https://orcid.org/0000-0001-9429-5150
1
SPINTEC - SPINtronique et TEchnologie des Composants (Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble
CEA-Grenoble
17, avenue des Martyrs
38054 GRENOBLE CEDEX 9 - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR8191 (France)
- UGA [2016-2019] - Université Grenoble Alpes [2016-2019] (CS 40700 - 38058 Grenoble cedex - France)
- IRIG - Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble : DRF/IRIG/DEPHY (France)
- DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) : DRF/IRIG (Direction de Recherche Fondamentale
Fundamental Research Division
CEA Saclay
91191 Gif-sur-Yvette
- France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
- DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) : DRF/IRIG (Direction de Recherche Fondamentale
Fundamental Research Division
CEA Saclay
91191 Gif-sur-Yvette
- France)
2
UMPhy CNRS/THALES - Unité mixte de physique CNRS/Thales ( 1 avenue Augustin Fresnel, 91767 Palaiseau Cedex, France - France)
- THALES (France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR137 (France)
3
CAMPE - Conception d’Architectures Moléculaires et Processus Electroniques (17, rue des Martyrs 38054 Grenoble Cedex 09 - France)
- SYMMES - SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé : DRF/IRIG/SYMMES (17, rue des Martyrs 38054 Grenoble cedex 09 - France)
- IRIG - Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble : DRF/IRIG/DIESE (France)
- DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) : DRF/IRIG (Direction de Recherche Fondamentale
Fundamental Research Division
CEA Saclay
91191 Gif-sur-Yvette
- France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
- DRF (CEA) - Direction de Recherche Fondamentale (CEA) : DRF/IRIG (Direction de Recherche Fondamentale
Fundamental Research Division
CEA Saclay
91191 Gif-sur-Yvette
- France)
- UGA [2016-2019] - Université Grenoble Alpes [2016-2019] (CS 40700 - 38058 Grenoble cedex - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR 5819 (France)
- IRIG - Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble : DRF/IRIG/DIESE (France)
4
LNO - Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (France)
- SPEC - UMR3680 - Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680 CEA-CNRS
(ex-URA 2464),
CEA/Saclay,
Orme des Merisiers,
F-91191 GIF SUR YVETTE CEDEX - France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives : DRF/IRAMIS (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
- Université Paris-Saclay (Espace Technologique, Bat. Discovery - RD 128 - 2e ét., 91190 Saint-Aubin - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR3680 (France)
- IRAMIS - Institut Rayonnement Matière de Saclay (91191 Gif-sur-Yvette, France - France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives : DRF/IRAMIS (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
- Université Paris-Saclay (Espace Technologique, Bat. Discovery - RD 128 - 2e ét., 91190 Saint-Aubin - France)
5
SPEC - UMR3680 - Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680 CEA-CNRS
(ex-URA 2464),
CEA/Saclay,
Orme des Merisiers,
F-91191 GIF SUR YVETTE CEDEX - France)
- CEA - Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives : DRF/IRAMIS (Centre de Saclay Centre de Grenoble Centre de Cadarache etc - France)
- Université Paris-Saclay (Espace Technologique, Bat. Discovery - RD 128 - 2e ét., 91190 Saint-Aubin - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : UMR3680 (France)
6
LMB - Laboratoire de magnétisme de Bretagne (Département de physique 6, avenue Le Gorgeeu 29285 BREST CEDEX - France)
- UBO - Université de Brest (Université de Bretagne Occidentale - 3 Rue des Archives 29238, Brest - France)
- IBNM - Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (Université de Brest - UBO
3 Rue des Archives, 29238 Brest - France)
- UBO - Université de Brest (Université de Bretagne Occidentale - 3 Rue des Archives 29238, Brest - France)
- CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique : FRE2697 (France)
7
University of Münster (Universität Münster Schlossplatz 2 48149 Münster - Germany)
Abstract : We report a study on the electrical properties of 19 nm thick Yttrium Iron Garnet (YIG) films grown by liquid phase epitaxy. The electrical conductivity and Hall coefficient are measured in the high temperature range [300,400]~K using a Van der Pauw four-point probe technique. We find that the electrical resistivity decreases exponentially with increasing temperature following an activated behavior corresponding to a band-gap of $E_g\approx 2$ eV, indicating that epitaxial YIG ultra-thin films behave as large gap semiconductor, and not as electrical insulator. The resistivity drops to about $5\times 10^3$~$\Omega \cdot \text{cm}$ at $T=400$ K. We also infer the Hall mobility, which is found to be positive ($p$-type) at 5 cm$^2$/(V$\cdot$sec) and about independent of temperature. We discuss the consequence for non-local transport experiments performed on YIG at room temperature. These electrical properties are responsible for an offset voltage (independent of the in-plane field direction) whose amplitude, odd in current, grows exponentially with current due to Joule heating. These electrical properties also induce a sensitivity to the perpendicular component of the magnetic field through the Hall effect. In our lateral device, a thermoelectric offset voltage is produced by a temperature gradient along the wire direction proportional to the perpendicular component of the magnetic field (Righi-Leduc effects).
Document type :
Journal articles
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https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01614816
Contributor : Olivier Klein <>
Submitted on : Wednesday, October 11, 2017 - 2:26:42 PM
Last modification on : Friday, March 5, 2021 - 3:06:09 PM
Contributor : Olivier Klein <>
Submitted on : Wednesday, October 11, 2017 - 2:26:42 PM
Last modification on : Friday, March 5, 2021 - 3:06:09 PM
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Identifiers
- HAL Id : hal-01614816, version 1
- ARXIV : 1709.07207
Collections
CNRS | DSM-IRAMIS | INAC-SPINTEC | CEA | IRAMIS-SPEC | UNIV-BREST | CEA-DRF | CEA-UPSAY | IRIG | CEA-GRE | UGA | SYMMES | IRAMIS
Citation
Nicolas Thiéry, Vladimir V. Naletov, Laurent Vila, Alain Marty, Ariel Brenac, et al.. Electrical properties of single crystal Yttrium Iron Garnet ultra-thin films at high temperatures. Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics (1998-2015), American Physical Society, 2018, 97, pp.064422. ⟨hal-01614816⟩
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