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Pompage de spin et dynamique des matériaux antiferromagnétiques

L’électronique de spin utilise le spin électronique pour le traitement de l’information et la microélectronique. Actuellement, les dispositifs spintroniques sont basés sur des architectures à base de matériaux ferromagnétiques. Dans la perspective d’améliorer l’empreinte et la vitesse des dispositifs nanoélectroniques, les matériaux antiferromagnétiques présentent l’avantage essentiel, par rapport aux ferromagnétiques, que leur fréquence de résonance se situe généralement dans le régime térahertz. Dans les matériaux antiferromagnétiques classiques, l’absence de moment magnétique non nul limite fortement l’accès à leur dynamique ultrarapide et le développement de dispositifs ultra-rapides à partir de ces matériaux.

Des chercheurs de l’Unité mixte de Physique CNRS/Thales, de l’université norvégienne de sciences et de technologie en Norvège et de l’université de Mayence en Allemagne démontre ici théoriquement et expérimentalement qu’on peut accéder à la dynamique d’un antiferromagnétique par de simples mesures de tension grâce à l’effet de pompage de spin d’un matériau antiferromagnétique vers une couche métallique adjacente. Ils mettent en évidence que le faible moment matérique induit par l’interaction Dzyaloshinskii Moriya peut fortement augmenter le pompage de spin tout en préservant la réponse à haute fréquence des matériaux antiferromagnétiques. Un autre résultat clé est qu’ils accèdent à la chiralité du mode en mesurant le signe du pompage de spin. Ces résultats ouvrent la voie au développement de dispositifs à THz basés sur la spintronique antiferromagnétique.

Référence :
I. Boventer, H. T. Simensen, A. Anane, M. Kläui, A. Brataas, R. Lebrun
“Room temperature antiferromagnetic resonance and inverse spin-Hall voltage in a canted antiferromagnet”
Physical Review Letters 126, 187201 (2021)

Ces travaux ont été financés par le programme Horizon 2020 de la Commission Européenne dans le cadre du contrat européen FET-Open n. 863155 (s-Nebula).


(Gauche) Tension de pompage de spin générée à la résonance d’une bicouche du matériau antiferromagnétique canté α-Fe2O3 recouvert par une fine couche de platine (Droite) Symétrie du mode excité et représentation du système étudié.