Epitaxial cobalt-ferrite thin films for room temperature spin filtering

par Ana V. Ramos

Thèse de doctorat en Physique et chimie des matériaux

Sous la direction de Martine Gautier-Soyer.

Soutenue en 2008

à Paris 6 .

  • Titre traduit

    Couches minces épitaxiées de ferrite de cobalt pour le filtrage de spin à température ambiante


  • Résumé

    Spin filtering is a physical phenomenon which can potentially produce spin-polarized electron currents by the spin-selective transport of electrons across a magnetic tunnel barrier. In this thesis, we present a complete study of the material cobalt ferrite (CoFe2O4), whose insulating behavior and high Curie temperature make it a very good candidate for spin filtering at room temperature. CoFe2O4 thin films were grown by oxygen plasma-assisted molecular beam epitaxy. Their structural, chemical and magnetic properties were studied by a number of in situ and ex situ characterization techniques. CoFe2O4-based spin filter tunnel junctions were then prepared for spin polarized tunneling experiments involving either the Meservey-Tedrow technique or tunneling magnetoresistance (TMR) measurements. We also payed special attention to the magnetization reversal behavior of the CoFe2O4 spin filter barrier and its magnetic counter-electrode (Co or Fe3O4). We therefore show that CoFe2O4 tunnel barriers provide a model system to investigate spin filtering in a wide range of temperatures.


  • Résumé

    Le filtrage de spin est un phénomène physique qui permet de générer des courants d'électrons polarisés en spin grâce au transport sélectif à travers une barrière tunnel magnétique. Dans cette thèse, nous présentons une étude du matériau ferrite de cobalt (CoFe2O4), dont le caractère isolant et la température de Curie élevée en font un très bon candidat pour le filtrage de spin à température ambiante. L'élaboration des couches minces de CoFe2O4 a été réalisée par épitaxie par jets moléculaires assistée par plasma d'oxygène. Les propriétés structurales, chimiques et magnétiques ont été étudiées par plusieurs méthodes de caractérisation in situ et ex situ. Des jonctions tunnel à base de CoFe2O4 ont été préparées pour des mesures de transport tunnel polarisé en spin, soit par la méthode de Meservey-Tedrow, soit par des mesures de magnétorésistance tunnel (TMR). Dans ce dernier cas, nous avons porté une attention particulière au retournement magnétique du CoFe2O4 et de la contre électrode magnétique (Co ou Fe3O4). Nous démontrons ainsi que les barrières tunnel de CoFe2O4 constituent un système modèle pour étudier le filtrage de spin dans une large gamme de températures.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (211 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 197-207. 120 réf. bibliogr.

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  • Cote : T Paris 6 2008 231
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