Transport de spin dans les nanomatériaux : Application à la

ﺔــــﯿﺒﻌـــﺸﻟا ﺔـﯿﻃاﺮـــﻘﻤﯾﺪــــﻟا ﺔـﯾﺮـــﺋاﺰــﺠﻟا ﺔــﯾرﻮــﮭﻤــﺠﻟا
ﻲﻤﻠﻌﻟا ﺚﺤﺒﻟا و ﻲﻟﺎﻌﻟا ﻢﯿﻠﻌﺘﻟا ةرازو
ﻲﻠـﻋﻮﺑ ﻦﺑ ﺔﺒﯿــﺴﺣ ﺔــﻌﻣﺎــﺟ– ﻒﻠـــﺸﻟا
Université Hassiba Benbouali – Chlef
ﺔــﺳﺪﻨــﮭﻟا مﻮﻠـــﻋ و مﻮـﻠـــﻌﻟا ﺔـــﯿﻠـﻛ
Faculté des Sciences et Sciences de l’Ingénieur
Département d’Electronique
Thèse de Magistère en Electronique
Option : Nanotechnologie
Présentée par :
Djelloul-Berkane Lalia
Ingénieur d’état en électronique option communication.
THEME
Thèse soutenue le 17 /12/ 2008
Devant le jury composé de :
Président: B. BELMADANI Professeur (U.CHLEF)
Encadreur : Med. BENAROUS M. de conferences (UHBC)
Examinateur: Madjid. LADREM Professeur (ENS.KOUBA)
A. ALI BENAMARA M.de conferences (UHBC)
Transport de spin dans les
nanomatériaux : Application
à la spintronique

. 2

3
A
At tr ra av ve er rs sc ce em mo od de es st te et tr ra av va ai il l, ,n no ou us st te en no on ns sà àr re em me er rc ci ie er rv vi iv ve em me en nt t
n
no ot tr re ep pr ro om mo ot te eu ur rM Mr r– –B BE EN NA AR RO OU US SS SM MO OH HA AM ME ED Dp po ou ur rl l’ ’i in nt té ér re es ss sa an nt te e
d
do oc cu um me en nt ta at ti io on nq qu u’ ’i il la am mi is se eà àn no ot tr re ed di is sp po os si it ti io on n, ,p po ou ur rs se es sc co on ns se ei il ls s
p
pr ré éc ci ie eu ux xe et tp po ou ur rt to ou ut te es sl le es sc co om mm mo od di it té és se et ta ai is sa an nc ce es sq qu u’ ’i il ln no ou us sa aa ap pp po or rt té ée es s
d
du ur ra an nt tl l’ ’é ét tu ud de ee et tl la ar ré éa al li is sa at ti io on nd de ec ce ep pr ro oj je et t. .
N
No os sr re em me er rc ci ie em me en nt ts sl le es sp pl lu us sv vi if fs ss s’ ’a ad dr re es ss se en nt ta au us ss si ia au ux xm me es ss si ie eu ur rs s
l
le ep pr ré és si id de en nt te et tl le es sm me em mb br re es sd de ej ju ur ry yp po ou ur ra av vo oi ir ra ac cc ce ep pt té éd d’ ’e ex xa am mi in ne er re et t
d
d’ ’é év va al lu ue er rn no ot tr re et tr ra av va ai il l. .
Nous exprimons également notre gratitude à tous les professeurs
et enseignants qui ont collaboré à notre formation depuis notre premier
cycle d’étude jusqu’à la fin de notre cycle universitaire, sans omettre
bien sùr de remercier profondément tous ceux qui ont contribué de prés
ou de loin à la réalisation du présent travail.
E
Et te en nf fi in n, ,q qu ue en no os sc ch he er rs sp pa ar re en nt ts se et tf fa am mi il ll le es s, ,e et tb bi ie en na av va an nt tt to ou ut t, ,
t
tr ro ou uv ve en nt ti ic ci il l’ ’e ex xp pr re es ss si io on nd de en no os sr re em me er rc ci ie em me en nt ts sl le es sp pl lu us ss si in nc cè èr re es se et tl le es s
p
pl lu us sp pr ro of fo on nd ds se en nr re ec co on nn na ai is ss sa an nc ce ed de el le eu ur rs ss sa ac cr ri if fi ic ce es s, ,a ai id de e, ,s so ou ut ti ie en ne et t
e
en nc co ou ur ra ag ge em me en nt ts sa af fi in nd de en no ou us sa as ss su ur re er rc ce et tt te ef fo or rm ma at ti io on nd de em ma ag gi is st tè èr re ed da an ns s
l
le es sm me ei il ll le eu ur re es sc co on nd di it ti io on ns s. .
Djelloul Berkane Lalia
Remerciements

4
D
Dé éd di ic ca ac ce es s
Je rends grâce à Dieu de m’avoir donné le courage, la volonté ainsi
que la conscience d’avoir pu terminer mes études.
Je dédie ce modeste travail :
A
Am me es st tr rè ès sc ch he er rs sm mè èr re ee et tp pè èr re ep po ou ur rt to ou ut te el le eu ur rt te en nd dr re es ss se ee et tp po ou ur rl le eu ur rs s
n
no om mb br re eu ux xs sa ac cr ri if fi ic ce es s. .Q Qu ue eD Di ie eu um me el le es sg ga ar rd de e. .
A tous ceux qui m’ont aidé de loin ou de près durant mes études.
A
At to ou ut tl la aF Fa am mi il ll le eS Sp pé éc ci ia al le em me en nt tm mo on nf fr rè èr re e, ,m me es ss sœ œu ur rs s, ,
A
At to ou us sl le es sp pr ro of fe es ss se eu ur rs se et te en ns se ei ig gn na an nt ts sq qu ui io on nt tc co ol ll la ab bo or ré éà àm ma a
f
fo or rm ma at ti io on nd de ep pu ui is sm mo on np pr re em mi ie er rc cy yc cl le ed d’ ’é ét tu ud de e. .
A
At to ou ut te es sm me es sa am mi ie es s, ,e et tt to ou us sm me es sa am mi is sd de eM Ma ag gi is st tè èr re e
N
NA AN NO OT TE EC CH HN NO OL LO OG GI IE E. .
Djelloul Berkane Lalia

. 5
T
Ta ab bl le ed de es sm ma at ti iè èr re es s
Tables des matières……………………………………………………………………….……5
Liste des Tableaux...…………………………………………………..………………….……8
Liste des Figures…………………………...……………………………………………..……9
Abréviations……………………………………………………………………………..……14
Introduction ………………………………………………………………………………..…15
Chapitre I : Concepts généraux pour le transport de spin. .……….………..……….………20
I.1 Introduction.……….………………………………………………….….……….………20
I.2 Rappel des propriétés des gaz d’électrons libres de Fermi .……….……….……….……21
I.2.1 Notions fondamentales .……….…………………………...…….……….………21
I.3 Transport électronique .………………………………………….……….……….………24
I.3.1 Fonction de Distribution de Fermi Dirac …… .……...….……….……….………25
I.3.2 Gaz d’électrons libres à trois dimensions .…………...….……….……….………26
I.3.3 Densité d’états à champ nul .…………………………….……….……….………30
I.3.3.1 Densité d’états pour un système à 1D .…….…….……….……….………30
I.3.3.2 Densité d’états pour un système à 2D .………….……….……….………30
I.3.3.3 Densité d’états pour un système à 3D .…….…….……….……….………30
I.3.4 Effet du champ Electrique .…………………….….……….……….………32
I.4 Théorie des bandes .………………………………………….….……….……….………34
I.5 Différents régimes de transports .………………………….…….……….……….………36
I.5.1Transport diffusif classique ……………………..……….……….……….………36
I.5.2Transport balistique .……………………………….…….……….……….………36
I.5.3 Transport mésoscopique diffusif .……………………….……….……….………37
I.6 Modèle de Drude .……………………………………………….……….……….………37
I.6.1 Effet de champ magnétique .…………………………….……….……….………38
I.7La conductance, modèle de Landauer-Büttiker .…………...…….……….……….………38
I.7.1Transport balistique .………………………………….….……….……….………38
I.7.2 Conductance d'un système désordonné .……………..….……….……….………40
I.7.3 Transport incohérent .…………………………………....……….……….………42
I.7.4 Transport cohérent .……….……….……………………………………...………43
Chapitre II : L’électronique de spin ou Spintronique. ….…….……….….…….……….…44
II.1 Introduction .…………………………………………………………….……….………45
II.2 Définition de spin .……….……….……….……………………………………………..45