Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Michel HEHN : Ingénieur de l’Institut national des sciences appliquées, - Chargé de recherche au CNRS, - Laboratoire de physique des matériaux, Nancy
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François MONTAIGNE : Ingénieur de l’École supérieure d’ingénieurs en électrotechnique et électronique, - Maître de conférences à l’Université Henri-Poincaré , - Laboratoire de physique des matériaux, Nancy
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Alain SCHUHL : Professeur à l’Université Henri-Poincaré, - Laboratoire de physique des matériaux, Nancy
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Lire l’articleINTRODUCTION
Ces vingt dernières années, les avancées technologiques dans l’élaboration des couches minces ainsi que la maîtrise des phénomènes de transport électronique dans la matière ont permis des progrès considérables dans la miniaturisation et la diversification des dispositifs électroniques. L’association, au sein d’une structure unique, de matériaux magnétiques d’une part, et de matériaux métalliques, semi-conducteurs ou isolants d’autre part, a permis l’émergence d’une nouvelle génération de composants ainsi que d’une nouvelle discipline : l’électronique de spin. Les dispositifs ainsi réalisés tireront profit du meilleur de chaque matériau pour obtenir des fonctionnalités nouvelles et supplémentaires. Elles dépendront notamment de l’alignement des moments des couches magnétiques du dispositif et donc d’un champ magnétique appliqué. Tout l’enjeu de cette nouvelle discipline consiste à injecter le courant polarisé en spin d’un matériau magnétique vers une électrode collectrice dont la nature dépend de la fonctionnalité souhaitée pour le dispositif.
Dans le présent article, nous nous intéressons aux diverses technologies de magnétorésistance de multicouches hybrides. Nous présentons dans un premier temps le phénomène de magnétorésistance géante (MRG) et de magnétorésistance tunnel (MRT). Puis, nous en donnons des exemples d’applications dans le domaine des capteurs et des mémoires magnétiques non volatiles. Pour finir, nous présentons les extensions de ce domaine de recherche et quelles en sont les applications potentielles.
Le lecteur consultera utilement l’article Physique des dispositifs électroniques Physique des dispositifs électroniques du même traité.
Dans cet article, nous utiliserons les abréviations suivantes :
-
MRG : magnétorésistance géante (GMR : Giant Magnetoresistance en anglais) ;
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MRT : magnétorésistance tunnel (TMR : Tunnel Magnetoresistance en anglais).
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version courante de juin 2022 par Jean-Philippe ATTANÉ, Manuel BIBES, Laurent VILA
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Capteurs magnétorésistifs1. Notions liées à l’électronique de spin
L’électronique de spin combine deux branches traditionnelles de la physique : le magnétisme et l’électronique. Les caractéristiques électriques d’un dispositif sont alors ajustables à travers ses propriétés magnétiques. Il est donc important de bien contrôler la réponse d’un tel dispositif sous champ magnétique.
1.1 Propriétés magnétiques de couches minces
1.1.1 Comportement d’une couche unique
Les matériaux ferromagnétiques contiennent des moments magnétiques permanents qui ont tendance à s’aligner sous l’effet de l’interaction d’échange. Dans une couche magnétique, on peut considérer, jusqu’à une certaine échelle, que ces moments magnétiques sont parallèles et que leur résultante peut être représentée par un vecteur. À un niveau macroscopique, les propriétés magnétiques d’une couche peuvent alors être décrites par un moment magnétique global
résultant de la somme des moments atomiques microscopiques. Nous supposerons ici que le moment d’une couche peut être considéré comme uniforme et représenté par le vecteur
dont la norme
reflète la valeur du moment. Cette dernière dépend du matériau utilisé et du volume de l’élément magnétique.
Tout dispositif à électronique de spin est constitué...
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Notions liées à l’électronique de spin
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CRAIK (D.) - Magnetism : principles and applications (Magnétisme : principes et applications). - John Wiley & Sons Ltd (1995).
-
(2) - SCHRAG (B.D.), ANGUELOUCH (A.), INGVARSSON (S.), XIAO (G.), LU (Y.), TROUILLOUD (L.), GUPTA (A.), WANNER (R.A.), GALLAGHER (W.J.), RICE (P.M.), PARKIN (S.S.P.) - Néel « orange-peel » coupling in magnetic tunneling junction devices. - Applied Physics Letters no 77, p. 2373 à 2375 (2000).
-
(3) - MCCARTNEY (M.R.), DUNIN-BORKOWSKI (R.E.), SCHEINFEIN (M.R.), SMITH (D.J.), GIDER (S.), PARKIN (S.S.P.) - Origin of magnetization decay in spin-dependent tunnel junctions. - Science no 286, p. 1337 à 1339 (1999).
-
(4) - GRUNBERG (P.), SCHREIBER (R.), PANG (Y.), BRODSKY (M.B.), SOWERS (H.) - Layered magnetic structures : Evidence for antiferromagnetic coupling of Fe layers across Cr interlayers. - Physical Review Letters no 57, p. 2442 à 2445 (1986).
-
(5) - BERKOWITZ (A.E.), TAKANO (K.) - Exchange anisotropy - a review. - Journal of Magnetism and Magnetic Materials no 200, p. 552 à 570...
1.1 MEL-ARI Nanoelectronics roadmap
Informations et projets de recherche européens http://www.cordis.lu/esprit/src/melari.htm
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