Descriptif

PHY581B - ELECTRONIQUE DE SPIN

L’Enseignement d’Approfondissement PHY 581B constitue une introduction au domaine émergent et très actif de la «spintronics » ou « électronique de spin », domaine fondé par Albert Fert et Peter Grünberg (Nobel 2007). La spintronics est une électronique nouvelle qui exploite les propriétés de spin de l’électron, et pas seulement sa charge, à la différence de l’électronique classique. Ce domaine allie physique quantique fondamentale et nanotechnologies. Les dispositifs basés sur la spintronics auront un impact très important sur l’électronique du futur. Les composants actuels vont des têtes de lectures magnétorésistives, basées sur la MagnétoRésistance Géante (GMR) ou Tunnel (TMR) - qui représentent un marché considérable puisqu’elles équipent les disques durs de tous les ordinateurs - aux mémoires permanentes magnétorésistives (MRAM) qui commencent à être disponibles commercialement. A moyen ou long terme, on vise à développer des mémoires à très haute densité, des transistors à spin, des oscillateurs à transfert de spin, des « spin lasers », des dispositifs destinés à la logique ou au calcul quantique...

Dans le cadre de cet EA, on analyse, par exemple, en détail la démarche très créative qui a permis de passer d’un concept physique – la TMR – à la réalisation de mémoires MRAM commerciales ou d’unités logiques magnétique pour la cryptographie en temps réel. On aborde aussi des domaines variés comme l’injection de spin, les phénomènes locaux et non locaux, les effets Hall de spin (directs ou inverses), la « spin caloritronics », les spin-transfer torques, la « spinorbitronics », la matière topologique...

L’enseignement est organisé en séances de travail de 4h, basées sur l’étude d’articles fondateurs,  et conférences, à caractère fondamental ou industriel. Des documents écrits sont systématiquement remis aux élèves. Le but principal est de parvenir rapidement au niveau de la recherche, en introduisant les concepts et les méthodes qui permettent de comprendre des articles récents. L’examen consiste en des présentations par les élèves d’articles scientifiques, sur le modèle d’une conférence. L’EA peut naturellement se prolonger par un stage de recherche en France ou à l’étranger qui, souvent, se concrétise par des publications dans des revues internationales.

Stage de recherche : Cet enseignement peut être suivi d’un stage dans le cadre de l’option PHY 593, organisé dans des laboratoires français ou étrangers, en milieu académique ou industriel, dans le cadre de grandes entreprises ou de start-up.

Niveau requis : PHY430 - Physique quantique avancée et PHY433 - Physique statistique.

Modalités d'évaluation : Etude et présentation orale d’article(s) dans le cadre d’un séminaire des élèves.

Langue du cours : Anglais (ou Français s'il n'y a que des élèves francophones).

Credits ECTS : 5