Une nouvelle voie pour les composants spintroniques

Publié par Redbran le 01/03/2021 à 13:00
Source: CNRS INP
La spintronique offre des solutions nouvelles à la réalisation de composants mémoire et logique basés sur le transport d'aimantation par des courants d'électrons dits courants de spin. Les physiciennes et les physiciens démontrent ici une nouvelle façon de contrôler l'aimantation des dispositifs en générant ces courants à l'intérieur de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) magnétiques sans l'intervention de métal lourd (La notion d'élément-traces métalliques, ou ETM (anciennement métaux lourds), est actuellement...) externe.


Figure 1: Schéma de deux nanostructures qui ont permis d'établir la plus grande efficacité de GdFeCo/Cu par rapport à Pt pour produire un courant de spin (JS) à partir de l'injection (Le mot injection peut avoir plusieurs significations :) d'un courant de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) (Jc). m est l'aimantation de la couche magnétique de GdFeCo.

Dans les composants appelés SOT-RAM, le couple qui commute l'aimantation d'une couche magnétique est généré par l'injection du courant de spin produit par des interactions relativistes de type spin-orbite dans une couche externe (  Ne pas confondre couche de valence et valence) de métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des...) lourd comme Pt. Des chercheuses et des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) Jean Lamour (IJL, CNRS/Univ. Lorraine), l'Unité mixte de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) (UMPhy, CNRS/Thales/Université Paris-Saclay), l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de l'Arizona (Etats-Unis), l'Université de Nanyang (Singapour) et l'Université Nationale d'Ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la...) au Pérou démontrent ici l'existence de courants de spin internes et de couples auto-induits dans la couche magnétique elle-même sans addition (L'addition est une opération élémentaire, permettant notamment de décrire la...) d'élément externe.

Le premier résultat est que des matériaux magnétiques peuvent être eux-mêmes une source de courant de spin: en utilisant des couches minces ferrimagnétiques amorphes de GdFeCo, on obtient une production de courant de spin 20 fois plus importante dans une bicouche GdFeCo/Cu qu'en utilisant le métal lourd Pt. Un second résultat est également prometteur: les courants de spin générés dans GdFeCo/Cu créent de forts couples auto-induits sur l'aimantation de GdFeCo sans besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) de métal lourd externe. Ces résultats sont publiés dans la revue Advanced Materials.

Ce travail conduit à des architectures (Architectures est une série documentaire proposée par Frédéric Campain et Richard Copans,...) plus simples pour les dispositifs de type SOT-RAM. Cette voie est aussi prometteuse pour la manipulation des pseudo-particules magnétiques topologiques appelées skyrmions. C'est une nouvelle plateforme à développer en spin-orbitronique.

Référence:
Current-induced spin torques on single GdFeCo magnetic layers.
David Céspedes-Berrocal, Héloïse (Les lettres d'Héloïse (1101-1164) et d'Abélard sont parmi les mieux connues et les plus...) Damas, Sébastien Petit-Watelot, Davide Maccariello, Ping (Ping (acronyme de Packet INternet Groper) est le nom d'une commande informatique (développée par...) Tang, Aldo Arriola-Córdova, Pierre Vallobra, Yong Xu, Jean-Loïs Bello, Elodie Martin, Sylvie Migot, Jaafar Ghanbaja, Shufeng Zhang, Michel Hehn, Stéphane Mangin, Christos Panagopoulos, Vincent Cros, Albert Fert (Albert Fert (7 mars 1938 à Carcassonne, Aude, France) est un physicien...), and Juan-Carlos Rojas-Sánchez., Advanced Materials, le 19 février 2021.
DOI: doi.org/10.1002/adma.202007047
Article disponible sur les bases d'archives ouverteshal et arXiv
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