Couples de spin-orbite dans une couche de métal ferromagnétique ultramince comprise entre deux oxydes : confinement quantique et effet Rashba

par Alexandre Mouillon

Projet de thèse en Physique de la Matière Condensée et du Rayonnement

Sous la direction de Gilles Gaudin et de Ioan Mihai Miron.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale physique (Grenoble) , en partenariat avec Spintronique et Technologie des Composants (laboratoire) depuis le 18-11-2014 .


  • Résumé

    Le contrôle de l'aimantation aux échelles nanométriques par injection d'un courant électrique (STT) a donné naissance à de nouvelles mémoires magnétiques, les STT-MRAM. Celles-ci excitent actuellement tous les acteurs majeurs des semi-conducteurs et mémoires car non volatiles, « scalable » et présentant des vitesses de lecture rapide. L'injection de fortes densités de courant à travers leur brique élémentaire, la jonction tunnel magnétique (JTM) pour écrire l'information, limite néanmoins leur longévité. SPINTEC a mis en évidence une nouvelle technique de contrôle de l'aimantation au moyen d'un courant injecté non plus au travers de la JTM mais dans le plan des couches par l'effet dit de couple de spin orbite (SOT). Cette technique permet des temps de commutation très rapides et une endurance a priori infinie. L'objectif de cette thèse est de comprendre l'origine physique de ces SOT et d'optimiser les dispositifs. Cette thèse expérimentale inclura d'une part un travail de croissance des multicouches magnétiques par pulvérisation cathodique et leur caractérisation, d'autre part la caractérisation des couples de spin-orbite et de renversement de l'aimantation induit par le courant par des mesures de magnéto-transport.

  • Titre traduit

    Spin-orbit torques in an ultrathin ferromagnetic metal layer between two oxides : quantum confinement and Rashba effect


  • Résumé

    The control of the magnetization at the nanometer scale by the injection of an electric current (STT) is at the origin of a new concept of magnetic memories: the STT-MRAM. They currently excite all the major players of semiconductors and memory industry because they are non-volatile, scalable and present fast reading time. However, the need for very large current densities injected through their elementary brick, the magnetic tunnel junction (JTM), limits their longevity. SPINTEC demonstrated recently a new technique for controlling the magnetization using a current injected in the plane of the layers leading to spin orbit torques (SOT). This technique allows very fast switching time (sub-ns) and potentially infinite endurance. The objective of this phd thesis is to understand the physical origin of the SOT and to optimize devices. This experimental phd thesis will include the growth of magnetic multilayers by magnetic sputtering and their magnetic characterization on the one hand, on the other hand, the characterization of SOT and current induced magnetization switching by magneto-transport measurement.