Ingénierie d'interfaces hybrides organique/inorganique pour la spintronique

par Benoît Quinard-Thibault (Quinard)

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Pierre Seneor.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Physique en Île-de-France (Paris) , en partenariat avec Unité Mixte de Physique CNRS/Thales (UMR 137) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Nous proposons un sujet dans le domaine naissant de la spintronique moléculaire à l'interface entre électronique de spin et électronique moléculaire/organique. L'intégration de composés organiques dans des dispositifs d'électronique de spin peut présenter de nombreux avantages. Cela va de la possibilité de réaliser des composants flexibles, de stocker ou propager une information de spin sur de longues distances ou bien d'effectuer une ingénierie des propriétés électroniques d'un dispositif de spintronique à l'échelle atomique. Au-delà de ces avantages déjà établis, nous avons montré que l'hybridation dépendante du spin à l'interface métal ferromagnétique/molécule pouvait avoir un impact important en spintronique [1]. Des fonctionnalités radicalement différentes de celles des matériaux inorganiques conventionnels utilisés en spintronique peuvent apparaître à ces interfaces. Ce nouveau concept ouvre des perspectives remarquables pour l'ingénierie de dispositifs de spintronique. En fonction du couplage entre le substrat ferromagnétique et les molécules, la polarisation de spin à l'interface hybride peut être inversée ou même exaltée. Il est donc possible de moduler l'injection de spin grâce à cette hybridation dépendante du spin et par conséquent de modifier les propriétés des dispositifs d'électronique de spin. L'objectif de la thèse sera l'étude des phénomènes d'injection et de détection de spins depuis des électrodes ferromagnétiques au travers de couches organiques. On s'intéressera notamment à jouer sur couplage électronique à l'interface métal ferromagnétique/molécule afin de moduler à souhait les propriétés des dispositifs d'électronique de spin. Pour cela nous utiliserons des molécules dîtes fonctionnelles (tels que diarylethene, diazobenzene et molécules à transition de spin…) dont les propriétés électroniques peuvent être modifiées par un stimulus externe (lumière, champ électrique, température, …). L'étudiant(e) abordera toutes les étapes nécessaires à la réalisation et mesure d'un dispositif : de l'élaboration des hétérostructures par pulvérisation cathodique, évaporation et greffage moléculaire, à la nanolithographie pour la réalisation de nano-contacts, la fabrication en salle blanche puis les propriétés de transport dépendant du spin dans un cryostat sous champ magnétique.

  • Titre traduit

    Organic/inorganic mixed interfaces engineering for spintronics


  • Résumé

    This PhD proposal aims at developing hybrid organic/inorganic interface engineering for spintronics. Our main goal is to explore spin-dependent hybridization occurring at ferromagnet/molecule interfaces to build multifunctional devices. These spin-polarized hybrid interfaces are also promising candidates to unlock the efficiency limit of organic light emitting diode (OLEDs). Hence the aim is to develop a set of tools, i.e. a building block, by combining the know-how and interdisciplinary expertise of groups in chemistry (ICMMO), spintronics (CNRS/Thales, host laboratory of the PhD student) and theoretical modeling (SPEC). To reach our objectives of spintronics tailoring through the use of molecules, the PhD student will be involved in the following tasks: 1) the goowth of heterostructures combining molecular monolayers and ferromagnetic electrodes; 2) the characterization of their structures and electronic properties; 3) the study and tailoring of their spin dependent transport properties through molecular engineering.