Etude ab-initio des phénomènes spintronique dans les jonctions tunnel magnétiques et le graphène

First-principles study of spintronic phenomena in magnetic tunnel junctions and graphene

• Auteur / Autrice : Hongxin Yang
• Direction : Mairbek Chshiev
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 13/03/2012
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Spintronique et Technologie des Composants
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : SPINtronique et technologie des composants
• Jury : Président / Présidente : Alain Schuhl
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mairbek Chshiev, Andre Thiaville, Claudine Lacroix, Christophe Falcoz, Maria lucia Carvalho da silva, Luc Bousquet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stefan Blügel, Stefano Sanvito, Igor Boguslavsky

Mots clés

Mots clés libres

Spintronique

Jonction tunnel magnétique

Graphène

Intercalaire couplage d'échange

Anisotropie magnétique

Polarisation de spin

Spintronics

Magnetic tunnel junction

Graphene

Interlayer exchange coupling

Magnetic anisotropy

Spin polarization

Résumé

Phénomènes de spintronique dans les jonctions tunnel magnétiques et des films minces sont très prometteurs des deux points fondamentaux et l'application de vue. Elles sont basées sur l'exploration de spin d'électron en plus de sa charge et comprennent intercalaire couplage d'échange (CEI), l'anisotropie magnétique perpendiculaire (PMA), géante (GMR) et magnétorésistance tunnel (TMR), Couple de transfert de spin (STT), Spin effet Hall (SHE) et même induire du magnétisme dans les éléments non compris d graphène. Cette thèse comprendra premiers principes des études de phénomènes spintronique qui ont été d'un grand intérêt récemment. La première partie est consacrée à intercalaire couplage d'échange à travers les matériaux isolants dont le MgO, SrTiO3, GaAs et ZnSe. La deuxième partie comprendra des études ab initio d'anisotropie magnétique perpendiculaire au Fe | interfaces MgO et MTJ y compris le mécanisme et sa corrélation avec le spin Bloch symétrie Etat fondé de filtrage. Dans les enquêtes troisième partie de l'anisotropie magnétique et la fonction de travail dans les Co | interfaces graphène seront présentés. Ensuite, il sera montré possibilité d'induire et d'optimiser le magnétisme intrinsèque dans nanomeshes graphène. Dernière partie sera consacrée à l'induction de polarisation de spin et le réglage de Dirac point et ordre magnétique dans le graphène à l'aide d'effets de proximité magnétiques substrat.

Spintronic phenomena in magnetic tunnel junctions and thin films are very promising from both fundamental and application points of view. They are based on exploring spin of electron in addition to its charge and include interlayer exchange coupling (IEC), perpendicular magnetic anisotropy (PMA), giant (GMR) and tunnel magnetoresistance (TMR), Spin Transfer Torque (STT), Spin Hall Effect (SHE) and even inducing magnetism in non d elements including graphene. This thesis will include first-principles studies of spintronic phenomena which have been of high interest recently. First part is devoted to interlayer exchange coupling across insulating materials including MgO, SrTiO3, GaAs and ZnSe. The second part will include ab initio studies of perpendicular magnetic anisotropy at Fe|MgO interfaces and MTJs including the mechanism and its correlation to the Bloch state symmetry based spin filtering. In third part investigations of magnetic anisotropy and work function in Co|graphene interfaces will be presented. Next, it will be shown possibility of inducing and optimizing intrinsic magnetism in graphene nanomeshes. Final part will be devoted to inducing spin polarization and tuning Dirac point and magnetic order in graphene by means of magnetic substrate proximity effects.