Courants de spin et couplage spin orbite

Résumé : L’influence du couplage spin-orbite sur les propriétés de transport a récemment ressuscité un fort intérêt. Ce couplage entre l’état de spin et son orbitale atomique, va notamment induire une asymétrie de déphasage, ou de diffusion, entre les spins up et spins down dans la direction transverse au courant électrique, c'est l'effet Hall de spin. Au départ une curiosité de laboratoire, ces effets spin orbite sur les mécanismes de transport, comme l'effet Edelstein-Rashba, ou les couples de spin orbite agissant sur l‘aimantation, sont devenus un enjeu fort de la recherche fondamentale mais également appliquée. En premier lieu ces effets ne nécessitent pas forcement le recours aux matériaux ferromagnétiques, puisqu'un matériau paramagnétique, comme le Pt, va permettre d'induire un courant de spin à partir d'un courant de charge. Réciproquement, l’effet Hall de spin ou Edelstein inverse, vont transformer un courant de spin en un courant de charge. Générer et détecter une information de spin peut ainsi se faire sans forcément les matériaux magnétiques. En second lieu, la source de moment angulaire pourra alors être mise en contact direct avec l’élément ferromagnétique. Le courant électrique va également pouvoir circuler le long des interfaces dans les structures types FM/SOM (ou FM et SOM, sont respectivement les matériaux ferromagnétiques et le matériau à fort couplage spin-orbite), au contraire de ce qui a été majoritairement étudié ces deux dernières décennies, où le courant électrique passe au travers des interfaces (GMR, ou TMR, en configuration de courant perpendiculaire aux plans des couches). C'est donc un double changement de paradigme, l'utilisation des matériaux à fort couplage spin-orbite et le retour aux configurations de courant le long des interfaces en spintronique. C’est dans ce contexte que se positionne mon activité sur les courants de spin et le couplage spin-orbite. Dans mes travaux je me suis intéressé à l’étude des propriétés magnétiques de diverses nanostructures en vue de la compréhension et la mise en application de concepts émergents de la spintronique et du nanomagnétisme. Au cours de cette présentation je détaillerai d'abord les études qui nous ont permis d'étudier et mettre en place le contrôle de l’état magnétique dans les systèmes étudiés. Dans le chapitre suivant, je présenterai nos résultats sur l'injection de courant de spin dans les vannes de spins latérales et par pompage de spin. Viendra ensuite la partie sur l'utilisation du couplage spin orbite, effet Hall de spin et Edelstein-Rashba avant de présenter les perspectives issues de ce travail.
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Habilitation à diriger des recherches
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Contributor : Laurent Vila <>
Submitted on : Wednesday, August 14, 2019 - 5:02:38 PM
Last modification on : Friday, August 16, 2019 - 1:17:51 AM

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Laurent Vila. Courants de spin et couplage spin orbite. Matière Condensée [cond-mat]. Université Grenoble Alpes, 2019. ⟨tel-02266413⟩

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