Le grenat de fer et d'yttrium fait un excellent conducteur de spin
Même s'il s'agit d'un matériau isolant

Le , par Steinvikel, Membre éclairé
Je me permet d'apporter une autre étude qui n'est pas directement lié, mais qui porte sur la conduction des spin via des matériaux isolant.
Cette étude a été (début 2018) réalisée par l'Inac (et impliquant l'Iramis), en collaboration avec l'Unité mixte de physique CNRS-Thales (Palaiseau) de l'Université de Paris Saclay et l'Université de Bretagne occidentale (Brest) :
en VO Nonlinear spin conductance of yttrium iron garnet thin films driven by large spin-orbit torque, Phys. Rev. B
en VO Electrical properties of epitaxial yttrium iron garnet ultrathin films at high temperatures, Phys. Rev. B

en voici l'essentiel :
Les isolants électriques peuvent se révéler d'excellents conducteurs de spin. Ils possèdent des propriétés de transport non linéaires, contrôlables grâce à un champ magnétique externe.
Ou dans un langage plus proche de la publication... elle ouvre la voie à l'exploitation de conducteurs de spin dans un régime de magnons à faible facteur d'amortissement magnétique et sensibles au champ magnétique appliqué.


Des progrès technologiques récents permettent de mieux exploiter l'effet Hall de spin et le transfert de spin entre couches minces juxtaposées. Il devient ainsi possible de convertir dans certains métaux un courant de charge en un pur courant de spin. Celui-ci peut alors être transmis à une couche mince adjacente, même si celle-ci est isolante électrique. En effet, il suffit qu'elle soit magnétique pour que le courant de spin ainsi injecté par l'interface puisse être transporté dans l'isolant sous forme d'onde de spin (magnon).

Cette avancée élargit aux isolants électriques la gamme des matériaux utilisables en spintronique. Il permet en particulier d'ouvrir la spintronique aux oxydes magnétiques, qui sont de meilleurs conducteurs de spin que les métaux. Le plus fameux d'entre eux est le grenat de fer et d'yttrium (YIG, Yttrium Iron Garnet) parce qu'il possède le plus faible coefficient d'amortissement magnétique connu.

Les chercheurs ont réalisé des mesures de conductance de spin entre deux fils de platine parallèles et proches l'un de l'autre, déposés sur une couche mince de YIG. Le transport de spin est assuré par des ondes de spin se propageant dans le YIG, produites et détectées grâce à l'effet Hall de spin direct et inverse respectivement.

Les mesures du transport de spin montrent une dépendance linéaire avec le courant pour les faibles courants, puis quadratique à fort courant. Ce résultat s'interprète en montrant que différents types de magnons sont impliqués en fonction de l'énergie injectée. Plus le régime est hors d'équilibre, plus les magnons de basse énergie ont une contribution importante au transport de spin. Ces derniers ont notamment la particularité d'être très sensibles au champ magnétique externe, ce qui permet un contrôle de la conduction en spin par de faibles champs magnétiques.

Si la publication de Dourouc05 vous a intéressé, je suppose que ce complément également !


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