Hétérostructures à base de graphène pour l’électronique de spin

Le graphène est une forme bidimensionnelle de carbone sp2, structurellement identique à un plan atomique de graphite. Le graphène suscite un engouement considérable depuis le développement récent de nombreuses voies de synthèse (mécaniques, physiques ou chimiques) sur des surfaces variées telles que le SiC ou des métaux. Le graphène apparaît prometteur pour développer de nouveaux effets et dispositifs en électronique de spin (science combinant le magnétisme et l’électronique, source du prix Nobel de A. Fert et P. Grünberg en 2007), du fait de son faible couplage spin-orbite et de la forte mobilité des porteurs, permettant d’envisager le transport du spin sur de grandes distances.

Alors que de nombreux groupes cherchent à réaliser des dispositifs basés sur des feuillets libres de graphène, contactés latéralement par des électrodes possédant diverses propriétés physiques, nous explorons les nouveaux effets fondamentaux pouvant résulter de l’insertion de feuillets de graphène au sein d’empilements métalliques. Des effets prédits ou envisagés concernent la magnéto-résistance géante, les effets de champ électrique aux interfaces de métaux (direct ou induisant un effet Rashba), la canalisation de courants de spin etc. Dans tous ces effets, des interfaces monocristallines entre le graphène et le métal (épitaxie) sont essentielles, pour tirer parti de l’accord des structures de bande des deux matériaux. Nous avons développé récemment cette épitaxie par dépôt chimique en phase vapeur de graphène (CVD), ainsi que par des couches ultraminces magnétiques réalisées par dépôt laser pulsé sous ultra-vide sur le graphène (1). (...)

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