Date : 2022
Type : Livre / Book
Type : Thèse / ThesisLangue / Language : français / French
Épitaxie par faisceaux moléculaires
Classification Dewey : 530
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Résumé / Abstract : Afin de répondre au défi énergétique et aux enjeux de la miniaturisation des dispositifs électro-niques, une voie alternative consiste à utiliser le spin des électrons en plus de la charge. L’ensemble de ces travaux est regroupé sous le nom générique de « spintronique ». Un objectif général est le développement de dispositif d’électronique de spin afin de générer, manipuler et détecter des courants de spin en vue de leur intégration dans les technologies magnétiques.Dans le cadre de ces travaux, nous nous sommes intéressés à un nouveau type de matériau, les isolants topologiques, susceptibles de présenter des efficacités d’inter-conversion de courants de spin en courants de charge (SCC) supérieures aux matériaux de référence dans le domaine.Au cours de cette thèse, nous avons développé la croissance de couches minces de l’isolant topologique Bi₁₋ ₓSbₓ (BiSb) par épitaxie par jet moléculaire sur différents substrats (InSb, BaF₂ et Si). La qualité cristalline de ces couches a permis de sonder leur structure de bandes électroniques par des techniques de photoémission résolu en angle et en spin (S-ARPES) démontrant la présence d’états de surface texturés en spin. Nous avons étudié l’influence de la concentration en Sb (0.05 < x < 0.4) et de l’épaisseur des films (2.5, 5 et 15 nm) en S-ARPES sur la topologie de ces états de surface, ce qui a aussi permis de développer un modèle de liaison forte. Enfin nous avons entamé une caractérisation électrique des effets de SCC dans des hétéro-structures Bi₁₋ ₓSbₓ /Co. La caractérisation par spectroscopie térahertz (THz) témoigne d’une forte efficacité de conversion SCC dans le BiSb. En effet l’amplitude des signaux THz mesurés est comparable à l’état de l’art des meilleurs émetteurs spintroniques.
Résumé / Abstract : An alternate route to meet the energy consumption and the electronic device downsizing chal-lenges is to use a new degre of freedom, the spin of the electrons in addition to their charge. "Spintronics" is a broad term that encompasses all of this work. The main goal is the development of spintronic devices in order to generate, manipulate, and detect spin currents in order to integrate them into future technologies. In this regard, we are interested in a new type of material, called topological insulators, that is predicted to have greater spin-charge currents inter-conversion (SCC) efficiencies than present reference materials. As part of these works, we have developed thin-film of Bi₁₋ ₓSbₓ topological insulator grow by molecular beam epitaxy on different substrates (InSb, BaF₂, Si). Because of the crystalline structure of these layers, angle and spin resolved photoemission spectroscopy (S-ARPES) were performed to explore their electrical bands structure, revealing the presence of spin textured surface states. We have used S-ARPES to probe the influence of the Sb concentration (0.05 < x <0.4) and the films thickness (2.5, 5 and 15 nm) on the topological nature of these surface states. Theses measuments were used to tune a tight binding model of the material. Finally, we began an electrical analysis of the effects of SCC in Bi₁₋ ₓSbₓ /Co hetero-structures. The THz spectroscopy revealed a SCC conversion efficiency similar to the best state of the art spintronic emitters’. The TeraHertz spectroscopy (THz) characterization of BiSb shows a strong SCC efficiency. Indeed, the amplitude of the measured THz signals is comparable to best state of the art spintronics emitters.