Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article traite de l’électronique de spin, ou spintronique, basée sur l’utilisation non seulement de la charge de l’électron, comme en électronique, mais également de son spin. D’une part, les caractéristiques électriques d’un dispositif dépendent des états d’aimantation des éléments qui le composent, essentiellement via des effets de magnétorésistance. D’autre part, l’injection de courant dans un dispositif peut permettre de contrôler des propriétés magnétiques telles que la direction d’aimantation, via des effets de transfert de spin. Ces propriétés sont à la base du développement des dispositifs spintroniques, en particulier des mémoires et des capteurs.
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This article deals with spin electronics, or spintronics, which is based not only on the charge of the electron, as in conventional electronics, but also on its spin. On the one hand, the electrical characteristics of a device depend on the magnetization states of its components, mainly via magnetoresistance effects. On the other hand, injecting current into a device allows controlling magnetic properties such as the magnetization direction, via spin transfer effects. These properties are the basis for the development of spintronic devices, in particular memories and sensors.
Auteur(s)
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Jean-Philippe ATTANÉ : Maître de Conférences - Université Grenoble Alpes, CEA, CNRS, Grenoble INP, Spintec, Grenoble, France
-
Manuel BIBES : Directeur de Recherche - Unité Mixte de Physique, CNRS, Thales, Université Paris-Saclay, Palaiseau, France
-
Laurent VILA : Ingénieur CEA - Université Grenoble Alpes, CEA, CNRS, Grenoble INP, Spintec, Grenoble, France
INTRODUCTION
Le développement des techniques de dépôt de couches minces et de lithographie a permis de créer des dispositifs électroniques tirant profit non seulement de la charge de l’électron, mais également de son spin, pour obtenir des fonctionnalités nouvelles et supplémentaires. La combinaison dans des structures de dimensions nanométriques 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, ou spintronique. Le transport en spin est dépendant de la direction d’aimantation des nanoéléments magnétiques, ce qui génère des effets de magnétorésistance, c’est-à-dire de dépendance de la conductivité avec la direction de l’aimantation et/ou le champ magnétique appliqué. Ces effets permettent notamment de produire des capteurs extrêmement sensibles, en particulier de champ magnétique. De plus, il est possible de développer des dispositifs de stockage ou de manipulation de données, en particulier en exploitant l’état d’aimantation comme variable, et les effets de transfert de spin afin de renverser l’aimantation. Enfin, l’utilisation d’effets spin-orbite permet une manipulation efficace du spin, éventuellement en l’absence de tout élément ferromagnétique.
Dans le présent article, nous présentons les couches minces et les nanostructures utilisées en électronique de spin (§ 1), dans lesquelles apparaissent différents effets : magnétorésistances (§ 2), transfert de spin (§ 3) ou effets spin-orbite (§ 4). Ces effets permettent en particulier de lire et de contrôler l’état d’aimantation, et ainsi de développer des capteurs (§ 5), des mémoires (§ 6) et des dispositifs spintroniques émergents (§ 7).
Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire des termes utilisés.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
sensors | magnetism | spintronics | memories
VERSIONS
- Version archivée 1 de nov. 2002 par Michel HEHN, François MONTAIGNE, Alain SCHUHL
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Conclusion
En anglais
7. Dispositifs spintroniques émergents
Les capteurs de champ et de position, les têtes de lecture de disque durs et les mémoires MRAM sont les principales inventions basées sur la spintronique et ayant à ce jour accédé au marché. De nombreux dispositifs spintroniques émergents ont été proposés, et sont à des stades divers en cours de développement. Beaucoup, comme les transistors à spin ou les dispositifs à skyrmions, restent encore, malgré parfois des efforts de développement importants, loin de la commercialisation. Parmi les dispositifs non commercialisés, mais les plus avancés sur le plan technologique, figurent les oscillateurs à transfert de spin, les dispositifs magnoniques, et le registre à décalage à parois de domaine.
7.1 Oscillateurs à transfert de spin
Comme la dynamique d’aimantation s’étend sur quasiment 20 ordres de grandeur (de la durée de stockage de l’information de 10 ans dans les mémoires, à la dynamique précessionnelle de l’aimantation à plusieurs gigahertz), les oscillateurs à transfert de spin permettent aussi d’envisager des applications micro-ondes pour la télécommunication sans fil (émetteurs/détecteurs) . En effet, les oscillateurs à transfert de spin peuvent émettre des micro-ondes dont la fréquence est contrôlée par le courant injecté, ou à l’inverse détecter des micro-ondes de par leur influence sur la dynamique d’aimantation.
Le principe des oscillateurs à transfert de spin est d’utiliser un empilement à MRG ou à MRT, avec une couche libre et une couche fixe. Les oscillateurs sont souvent basés sur des nanopilliers ou des contacts ponctuels. Les configurations magnétiques de ces couches sont choisies de manière à ce qu’un courant continu injecté dans l’empilement génère un couple de transfert de spin qui s’oppose au terme d’amortissement de Gilbert (§ ...
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Dispositifs spintroniques émergents
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SESHAN (K.), SCHEPIS (D.) et al - Handbook of thin film deposition. - William Andrew (2018).
-
(2) - CUI (Z.) - Nanofabrication : principles, capabilities and limits. - Springer (2016).
-
(3) - GUIMARÃES (A.P.), GUIMARAES (A.P.) - Principles of nanomagnetism. - Berlin : Springer (2009).
-
(4) - COEY (J.) - Magnetism and magnetic materials. - Cambridge university press (2010).
-
(5) - DE TERESA (J.M.) et al - Nanofabrication : Nanolithography Techniques and Their Applications. - IOP Publishing (2020).
-
(6) - e. g. PONG (P.W.T.), DENNIS (C.), CASTILLO (A.) et al - Detection of pinholes in magnetic tunnel junctions by magnetic coupling. - Journal of Applied Physics, vol. 103, n° 7, p. 07A902...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
– MRAM :
Everspin
Avalanche
https://www.avalanche-technology.com/
Samsung
Honeywell
https://aerospace.honeywell.com/
– Capteurs magnétiques :
Crocus Technology
http://www.crocus-technology.com/
– SOT-MRAM :
Antaios
– Testeurs MRAM :
Hprobe
HAUT DE PAGE1.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Association Européenne du Magnétisme (European Magnetism Association EMA)
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