Spintronique à base de molécules fonctionnelles

'Physique et Chimie des Matériaux' – ED 397 – 2016
Proposition pour allocation de recherche, Thème : D
Unité de recherche (nom, label, équipe interne): Unité Mixte de Physique CNRS/Thales
Adresse : 1 avenue A. Fresnel, Palaiseau
Directeur de l’Unité : Frédéric Nguyen Van Dau
Etablissement de rattachement : CNRS
Nom du directeur de thèse (HDR), téléphone et courriel : Richard Mattana (soutenance HDR le
11 mai 2016). 01 69 41 58 67 ; [e-mail]
Nombre de thésards actuellement encadrés et années de fin de thèse : 0
Co-encadrant éventuel : Pierre Seneor
Titre de la thèse: Spintronique à base de molécules fonctionnelles
Description du projet :
Nous proposons un sujet dans le domaine naissant de la spintronique moléculaire à l’interface entre
électronique de spin et électronique moléculaire/organique. L’intégration de composés organiques dans
des dispositifs d’électronique de spin peut présenter de nombreux avantages. Cela va de la possibilité
de réaliser des composants flexibles, de stocker ou propager une information de spin sur de longues
distances ou bien d’effectuer une ingénierie des propriétés électroniques d’un dispositif de spintronique
à l’échelle atomique. Au-delà de ces avantages déjà établis, nous avons montré que l’hybridation
dépendante du spin à l’interface métal ferromagnétique/molécule pouvait avoir un impact important en
spintronique [1]. Des fonctionnalités radicalement différentes de celles des matériaux inorganiques
conventionnels utilisés en spintronique peuvent apparaître à ces interfaces. Ce nouveau concept ouvre
des perspectives remarquables pour l’ingénierie de dispositifs de spintronique. En fonction du couplage
entre le substrat ferromagnétique et les molécules, la polarisation de spin à l’interface hybride peut être
inversée ou même exaltée. Il est donc possible de moduler l’injection de spin grâce à cette hybridation
dépendante du spin et par conséquent de modifier les propriétés des dispositifs d’électronique de spin.
L’objectif de la thèse sera l’étude des phénomènes d’injection et de détection de spins depuis des
électrodes ferromagnétiques au travers de couches organiques. On s’intéressera notamment à jouer sur
couplage électronique à l’interface métal ferromagnétique/molécule afin de moduler à souhait les
propriétés des dispositifs d’électronique de spin. Pour cela nous utiliserons des molécules dîtes
fonctionnelles (tels que diarylethene, diazobenzene et molécules à transition de spin…) dont les
propriétés électroniques peuvent être modifiées par un stimulus externe (lumière, champ électrique,
température, …).
L’étudiant(e) abordera toutes les étapes nécessaires à la réalisation et mesure d’un dispositif : de
l’élaboration des hétérostructures par pulvérisation cathodique, évaporation et greffage moléculaire, à
la nanolithographie pour la réalisation de nano-contacts, la fabrication en salle blanche puis les
propriétés de transport dépendant du spin dans un cryostat sous champ magnétique.
[1] C. Barraud et al., Unravelling the role of the interface for spin injection into organic
semiconductors. Nature Physics, 6, 615 (2010); M. Galbiati et al., Spinterface: Crafting spintronics at
the molecular scale. MRS Bulletin. 39, 602–607 (2014)