Émettre de la lumière via le spin de l'électron

Publié par Isabelle le 22/12/2014 à 00:00
Source: Europa
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Représentation géométrique d'un état de spin 1/2 par une sphère de Riemann. Illustration: Wikmedia Commons
Des scientifiques financés par l'UE démontrent que l'utilisation des propriétés d'accumulation du spin dans les semi-conducteurs organiques est une technique viable. Nommée spintronique des semi-conducteurs, cette approche améliore les performances en permettant de fabriquer des dispositifs qui émettent de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) en consommant moins d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...).

Les semi-conducteurs organiques sont les matériaux de base des dispositifs modernes. Ils sont en outre particulièrement intéressants grâce à la longue durée de vie du spin des électrons, récemment mesurée. En revanche, on n'a que peu d'informations sur le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...) de charge et de spin dans ces matériaux. Pour produire des dispositifs commercialement viables, il est donc essentiel de conduire des recherches sur les effets physiques impliqués dans la spintronique des semi-conducteurs organiques.

Le projet HELIOS ("High efficiency light-emitters with organic spintronics"), financé par l'UE, cherchait à étudier les propriétés intrinsèques du transport du spin dans les semi-conducteurs organiques, pour améliorer le rendement énergétique des dispositifs émetteurs de lumière. Les scientifiques visaient à étudier la corrélation entre l'ordre moléculaire, la conduction des charges et le transport de spin, et comment ces propriétés affectent le rendement de l'émission de lumière.

Ils ont notamment étudié les effets de courants à spin polarisé sur le rendement des transistors organiques à effet de champ (OFET) émettant de la lumière. Le pentacène est un composé organique (Un composé chimique est dit organique lorsqu'il renferme au moins un atome de carbone...) polymorphe par nature, aussi les membres du projet ont commencé par l'étudier. Ils sont cependant passés à d'autres semi-conducteurs organiques, car le pentacène réagit trop facilement avec l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...).

Les travaux ont cherché à optimiser une méthode lithographique pour fabriquer des FET par-dessus des monocristaux organiques. Les scientifiques ont ainsi pu produire des OFET et étudier l'injection de spin. Ils ont dopé le matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) à l'interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface...), pour améliorer l'injection de spin depuis le matériau ferromagnétique vers le matériau organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande...). Il faut néanmoins conduire davantage de travaux pour étudier comment l'orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil...) des molécules affecte la polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments...) du spin.

En outre, l'étude des dispositifs émetteurs de lumière dotés d'électrodes ferromagnétiques a montré que l'impact d'un champ magnétique est plutôt complexe. Il faut donc étudier plus avant la dépendance envers la densité de courant (La densité de courant électrique est définie comme le courant électrique par unité de surface...).

Les travaux d'HELIOS sont essentiels pour mettre au point des dispositifs basés sur la spintronique des semi-conducteurs organiques. Les résultats devraient conduire à des progrès révolutionnaires en électronique.

Pour plus d'information voir: projet HELIOS
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