ENSEMBLE — Transport du spin des électrons et communication avec le spin nucléaire dans des structures verticales métal-SiGe-métal fabriqué par collage moléculaire

Le spin des électrons et des noyaux peut être vu comme un nombre quantique caractéristique pouvant être utilisé comme bit d’information dans le domaine de l’information quantique. D’autre part le Si et ses alliages SiGe, matériaux par excellence de l’industrie microélectronique, offre des propriétés particulièrement attractives pour la spintronique. On peut citer: 1) un temps de cohérence de spin de 3 ordre de grandeur plus long que dans GaAs; 2) la possibilité d’intégrer des opérations logiques, de communication et de mémoire avec la même technologie; 3) un temps de cohérence de spin permettant d’envisager des opérations à la fréquence du temps de précession du spin des électrons (du GHz au THz); 4) la possibilité de varier le couplage spin orbit grâce aux alliages SiGe offrant des possibilités de manipuler la polarisation en spin dans des blocs SiGe et de transporter sur de grande distance l’information en spin dans Si (faible couplage spin orbit). La difficulté actuelle réside dans la possibilité conjointe d’injecter et de détecter de manière efficace un courant de spin. L’objet de ce projet est d’étudier les possibilités de fabriquer par collage moléculaire des empilements alternés de couches ferromagnétiques et de semi-conducteur. Le principe à déjà été validé sur des transistors à électron chaud. Ceci doit nous conduire à explorer de nouveaux effets de magnetotransport dépendant du spin. Ce travail inclus la caractérisation du transport dépendant du spin dans Si, Ge et les alliages SixGe1-x du régime balistique au régime diffusif ainsi que le transport dépendant du spin sur des états confines, puits quantique ou boite quantique de SiGe. De plus la possibilité de transférer de manière efficace un courant de spin fortement polarisé doit permettre d’étudier la possibilité d’inscrire l’information de spin des porteurs sur la polarisation nucléaire des dopants de Phosphore du Si via l’interaction hyperfine. Ce projet devrait aboutir à des avancées significatives dans le domaine de l’information quantique (écriture et lecture d’un état codé sur le spin nucléaire) ainsi que dans le domaine de la spintronique (traitement et stockage de l’information).