Si actuellement aucune donnée expérimentale n’est disponible sur la précession du spin électronique dans une couche ferromagnétique dans la gamme d’énergie  de 0 à 2 eV au-dessus de niveau de Fermi, cela est dû à l’approche historiquement mise en place. En effet, jusqu’à présent les électrons polarisés en spin étaient injectés dans une couche ferromagnétique à partir du vide donc à des énergies supérieures au travail de sortie des matériaux. La maitrise de cet effet permettra une manipulation contrôlée du spin électronique et donnera accès à des grandeurs physiques inaccessibles autrement. Dans l’approche novatrice que nous suivons cet effet est étudiée dans des dispositifs tout solide ce qui permet cette fois d’accéder à la gamme d’énergie évoquée. Dans un premier temps nous avons étudié le transport d’électrons chauds dans des structures à trois terminaux comprenant deux barrières de potentiel (une jonction tunnel et un jonction Schottky comme le montre la figure ci dessus). La jonction tunnel constituée de MgO par exemple sert à injecter des électrons chauds dans une ou plusieurs couches ferromagnétiques. La Jonction Schottky permet de filtrer en énergie les électrons après leur passage dans ces couches permettant ainsi de collecter un courant d’électrons essentiellement balistiques.

Un fait marquant de cet axe de recherche concerne la mesure d’un contraste en magnéto-courant de plus de 2700% (Appl. Phys. Lett. 103, 022407 2013).  Ce résultat constitue une première en France et nous place à l’état de l’art international. C’est dans le cadre de cette étude que nous avons mis en évidence l’apparition d’un processus rétrodiffusion des électrons chauds qui est l’origine d’une chute de magnéto-courant à basse température. Nous avons pu montrer, d’une part que cette rétrodiffusion est due au piégeage de charges électriques au niveau de notre collecteur d’électrons chauds (barrière Schottky) et d’autre part que nous pouvons contrôler et même supprimer ce phénomène par l’application d’une faible tension entre notre collecteur et la masse. Grâce à un modèle analytique ad hoc nous avons reproduis l’intégralité de nos mesures et déterminé l’énergie de liaison associée à ces pièges : 1.59meV. Restait alors à dévoiler la nature de ces pièges, ce que nous avons fait : C’est la présence persistante d’atomes d’hydrogène à la surface du silicium après traitement HF qui est à l’origine du piégeage électronique (Appl. Phys. Lett. 104 , 042408 2014). Ces résultats prometteurs ouvrent la voie à la seconde phase de l’étude : la mise en évidence de l’effet de précession du spin électronique dans une structure tout solide. Ceci fera l’objet d’une thèse dans l’année à venir.

Dans le cadre de ce projet j’ai codirigée à 50 % la thèse de Mr Julien Bernos (2007-2010) Mon taux d’implication dans l’ANR SpinPress (2009-2013) était de 50%.