Prix de la meilleure présentation orale à la conférence DIELOR

22 novembre 2012

Mathieu Palosse, doctorant au LAAS, a obtenu ce prix lors de la conférence sur les dispositifs électroniques organiques qui se tient tous les deux ans. Cette année plus de 90 personnes ont participé à la 5e édition du 14 au 16 novembre à Limoges.

La présentation concernait l'élaboration et l'étude de vannes de spin organiques, briques élémentaires de la spintronique organique. Ce travail se situe à l'interface entre deux domaines à très fort potentiel applicatif : la spintronique et l'électronique organique.

La spintronique, ou électronique de spin, a révolutionné les technologies de support de l'enregistrement magnétique et des capteurs magnétiques depuis la découverte de la magnétorésistance géante par Albert Fert en 1988, prix Nobel de Physique 2007.  L'électronique organique quand à elle, grâce aux propriétés attractives des matériaux organiques (procédés de fabrication simples et à faible coût, compatibilité avec le vivant, flexibilité et faible poids, meilleur rendement lumineux, etc) se profile comme une excellente alternative à certain composants actuels (cellules solaires, transistors, diodes électroluminescentes). Notamment les OLED qui sont en passe d'envahir le marché des écrans plats pour smartphones, tablettes et télévisions.

Dans cette étude, les vannes de spin contiennent un dérivé de thiophène, le benzofurane bithiophène sous forme de film mince. Ce semiconducteur organique pris en sandwich entre deux électrodes ferromagnétiques, l'une en Nickel-Fer et l'autre en Cobalt, permet l'injection de courant polarisé en spin dans le film organique en fonction du champ magnétique appliqué. Une magnétorésistance de 3 % a été relevé à 40 K pour un film organique de 50 nm d'épaisseur.

Résumé

Les vannes de spin ou spin valves (SV) sont des composants constitués d’un empilement de films minces dont deux électrodes ferromagnétiques séparées par un matériau non magnétique. Les semi-conducteurs organiques possèdent des propriétés intéressantes, comme les longues durées de relaxation de spin dans ces molécules et l’avantage lié à la simplicité des procédés de fabrication, qui en font de bons candidats pour le transport polarisé en spin. La plupart des études consacrées à l’injection et au transport de charges polarisées en spins dans les semi-conducteurs organiques se sont focalisées sur deux molécules : le sexythiophene (T6) et le tris (8-hydroxyquinoline) aluminium (Alq3) [1, 2].
Ce résumé décrit les premières étapes dans la réalisation de vannes de spin constituées de BF-T2 (benzofurane bithiophène) comme couche de transport. La structure des composants réalisés - verre/NiFe/BF-T2/Al2O3/Co - est définie pour une géométrie CPP (courant perpendiculaire au plan). Les électrodes sont fabriquées par pulvérisation cathodique magnétron et l’OSC par évaporation sous vide avec un changement de masques in-situ. Les courbes d’hystérésis magnétique des jonctions FM1/BF-T2/FM2 mettent en évidence un comportement vanne de spin avec des électrodes magnétiquement découplées jusqu’à 50 nm de BF-T2. Pour de plus minces couches organiques, le comportement vanne de spin disparait en raison du couplage magnétique des électrodes lié à la dégradation de la couche organique lors du dépôt de l’électrode supérieure. Ces résultats sont corrélés à une étude morphologique par AFM de chacune des couches et par tunnelling AFM (TUNA) des structures afin de sonder la distribution du courant à l’échelle du micromètre. Pour finir, les caractéristiques de magnéto-transport des échantillons, enregistrées entre 0,5 et -0,5 Tesla, sont présentées mettant en évidence jusqu’à 3,17% de magnétorésistance à 40 K.