Projet ANR-07-BLAN-0252 – GOSPININFO : Génération optique d'ondes de spin pour le transport d'information
Programme : Blanc (BLANC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS B (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ILE-DE-FRANCE SECTEUR PARIS B)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique
Montant : 450000.0 euros
Date de début : 2007
Durée : 48 mois
Résumé : Nous proposons une alternative ambitieuse et innovante au transport de l'information utilisant les degrés spin sans déplacement de charge, c'est-à-dire sans champ électrique appliqué. De tels courants de spin purs sont non-dissipatifs et leur génération est devenue aujourd'hui un enjeu international très vif. Les approches en cours génèrent des courants de spin transitoires dans des systèmes semiconducteurs (GaAs) dopés ou non, ne possédant initialement pas d'asymétrie de spin (pas de polarisation en spin). Leur mode de génération (optique ou électrique) les rend cependant coexistants avec des courants de charge. Notre approche toute différente consiste en l'utilisation d'une une onde de spin transverse qui, par nature, se propage par rotation des spins des électrons, sans déplacer leur charge. Nous générerons l'onde par un mécanisme de Raman stimulé impulsionnel, à l'aide d'une impulsion pompe de 100fs sans générer d'onde de charge. Le système d'électrons utilisé est un gaz bi-dimensionnel paramagnétique polarisé en spin confiné dans un puit quantique semi-magnétique de CdMnTe à effet Zeeman géant. Nous démontrerons la génération par mesure des oscillations de la rotation Kerr d'une sonde retardée. La pulsation des oscillations sera comparée avec celle de l'onde de spin mesurée par Raman stationnaire sous champ. Une coïncidence des deux pulsations démontrera le mécanisme de génération. A l'aide d'un deuxième faisceau pompe dégénéré et synchrone avec le premier et possédant tout deux une incidence oblique, nous transférerons, par échange Raman stimulé de photons entre les deux impulsions, un vecteur d'onde non nulle à l'onde de spin. La sonde retardée diffractera sur le réseau de polarisation en spin ainsi induit, avec un angle dépendant du vecteur d'onde transféré. Nous pourrons en extraire une figure de dispersion de l'onde qui sera comparée avec celle déterminée par Raman stationnaire. Nous démontrerons donc le transfert de vecteur d'onde à l'onde de spin. Nous chercherons ensuite à optimiser les conditions d'efficacité de la génération et de maximisation de la durée de vie de l'onde. Pour ce dernier, nous varierons la concentration d'impuretés magnétiques Mn, source principale de relaxation du spin, afin de (1) utiliser l'onde de spin mixte résultant du couplage magnétique entre les spins itinérants du gaz et les spins localisés des Mn ou bien (2) réduire la concentration de Mn jusqu'à une valeur minimum à déterminer. Nous espérons atteindre des durées de vie supérieures à 100ps. Une fois la durée de vie maximisée nous démontrerons la propagation de l'onde dans le plan du puit par excitation et détection localisée à l'échelle du µm, la détection se faisant à une distance variable de l'excitation. Pour cela, nous utiliserons par exemple un masque lithographié comportant deux fentes de quelques µm séparées d'une distance variable. Le retard mesuré sur les oscillations Kerr donnera le temps de propagation, donc sa vitesse estimée à quelques millions de cm/s. Enfin, le mécanisme de génération étant cohérent, nous varierons la phase de l'onde en contrôlant le retard de phase entre les deux impulsions génératrices afin d'inscrire, dans l'onde, une information. L'onde agira ainsi comme une porteuse modulée en phase. Le choix de matériaux semi-magnétiques s'inscrit dans une perspective plus lointaine de recherche de semiconducteurs ferromagnétiques à température ambiante (tels que les composés ZnMnO). Nos résultats, en plus des avancées conceptuelles qu'ils apporteront, permettront d'anticiper sur la dynamique des ondes de spin dans un gaz d'électrons polarisé en spin intéragissant avec un système de spins localisés (impuretés magnétiques).                                                                                                                                                    ...