Parcours Dispositifs Quantiques et Nanosystèmes

MASTER PHYSIQUE ET APPLICATIONS
2ème année
Parcours Dispositifs Quantiques et Nanosystèmes
Spécialité Nanosciences, Nanotechnologies
Proposition de stage 2008-2009
Laboratoire: Laboratoire de Photonique et de Nanostructures - LPN
Directeur du laboratoire: J.-Y. Marzin
Adresse: Route de Nozay, 91460 Marcoussis
Responsable(s) du stage: Aristide Lemaître
Téléphone: 01 69 63 60 72
e-mail: [email protected]
URL : http://www.lpn.cnrs.fr/fr/ELPHYSE/SemiMag.php
Magnétisme du semiconducteur (Ga,Mn)As, contribution à la spintronique
Projet scientifique :
L'électronique de spin repose sur l’utilisation du spin des électrons comme degré de liberté
supplémentaire, par rapport à l’électronique « classique », pour véhiculer l’information. Ce domaine
connaît un intérêt et des développements particulièrement importants puisqu’il ouvre, à la fois, des
perspectives d’applications (capteurs, mémoires magnétiques) et des études physiques nouvelles
(transport et manipulation du spin).
L’objet de ce stage est l’étude des propriétés magnétiques et de magnéto-transport du composé
(Ga,Mn)As. L’intérêt de cet alliage semiconducteur est une phase ferromagnétique dont l’origine est
différente de celle de métaux. Elle provient en effet du couplage (ou interaction d’échange) entre les
électrons du semiconducteur et les moments magnétique des ions manganèse. Cette interaction donne
lieu à des propriétés singulières comme la possibilité de contrôler le ferromagnétisme par des
paramètres extérieurs autre que le champ magnétique : champ électrique, courant, déformation (ou
contrainte). Ce composé offre ainsi de nombreux atouts pour le développement d’une électronique de
spin à base de semiconducteurs.
Durant ce stage, l’étudiant(e) approchera la physique (magnétisme et semiconducteur) mise en
jeu dans ce composé. Il (elle) sera formé(e) aux nombreuses techniques expérimentales liées à ces
études : magnétométrie, magnéto-transport et magnéto-optique, croissance, fabrication de dispositifs en
salle blanche… Elles seront appliquées, dans le cadre de ce stage, à l’étude de couches nanométriques
d’un composé récemment développé au laboratoire, le (Ga,Mn)(As,P). L’incorporation d’une faible
quantité de phosphore permet de contrôler à volonté l’anisotropie magnétique, propriété
particulièrement utile, notamment pour la visualisation des domaines magnétiques. L’acquisition de ces
compétences prépareront le travail de thèse.
Réf. : Engineering magnetism in semiconductors, T. Dietl and H. Ohno, Materials Today, 9, pp 18-26 (2006)
Techniques utilisées : Croissance par épitaxie par jets moléculaires, fabrication en salle blanche
(700 m2 classe 1000, le LPN est une centrale de technologie nationale qui dispose de moyens
technologiques importants), magnétométrie SQUID, magnéto-transport (effet Hall, magnéto-resistance),
imagerie de domaines par microscopie Kerr.
Qualités du candidat requises :
De bonnes connaissances sur la physique des semiconducteurs et du magnétisme.
Forte motivation, un intérêt certain pour l’expérimentation.
Possibilité de poursuivre en thèse ? OUI
Mode de financement éventuel ? Allocation ministère, demande C’Nano en cours