Brevet FR2934412A1 — publié le 20100129

L'invention a pour objet un nouveau matériau magnétique à base d'au moins un élément métal de transition 3d magnétique et d'au moins un élément semi-conducteur du groupe (IVA), choisi parmi le germanium, le silicium et leurs alliages, ce matériau étant homogène et présentant une température de Curie (Tc) égale ou supérieure à 350 K. Elle a également pour objet un procédé pour sa production et ses utilisations, notamment en spintronique. La structure diamant de ce matériau lui offre aussi de nombreuses possibilités pour la co-intégration de fonctions magnétiques (capteurs magnétiques, mémoires magnétiques, etc....) en micro-électronique classique. Selon un mode de réalisation préférentiel, l'invention concerne la synthèse 10 d'un matériau magnétique homogène, à base de germanium et de manganèse, magnétique au-delà de la température ambiante. L'injection dans un semi-conducteur d'un courant de porteurs polarisé en spin, qui se caractérise par un excès de l'une des deux populations de porteurs présentes (par exemple celle de spin parallèle ou � spin up �), a récemment fait l'objet de plusieurs 15 publications. On peut citer, à titre d'exemple, les composants électroniques décrits dans l'article Datta et Das, Applied Physics Letters, 56, 665, 1990 et dans Vutic et al., Reviews of Modern Physics, Volume 76, 323, Avril 2004). La mise en oeuvre de cette injection d'un courant polarisé en spin présente un grand intérêt en microélectronique, mais son développement se heurte au manque de 20 matériaux appropriés pour constituer l'électrode d'injection du courant. En effet, si les métaux ferromagnétiques usuels, tels que le fer et nombre de ses alliages, présentent une part des qualités requises comme une polarisation en spin élevée et un comportement ferromagnétique à température ambiante, leur résistance électrique est de plusieurs ordres de grandeur différente de celle des semi-conducteurs, ce qui génère de 25 grandes difficultés de mise en oeuvre et impose d'effectuer l'injection de courant par effet tunnel (cf : A. Fert and H. Jaffres, Physical Review B 64, 184420). Cela a pour inconvénient de nécessiter la croissance d'une hétéro-structure hybride malaisée à réaliser, du type semi-conducteur/ barrière à effet tunnel/ métal ferromagnétique. A l'opposé, il existe des semi-conducteurs dits magnétiques dilués (en 30 abrégé DMS en anglais, pour � Diluted Magnetic Semiconductors �) qui ne présentent pas l'inconvénient de posséder une résistivité très différente de celle des semi-conducteurs ordinaires. Ces DMS sont typiquement constitués d'une matrice semi-conductrice des groupes III-V, IV ou II-VI dans laquelle sont diluées des impuretés magnétiques comme le manganèse, le fer, le chrome, le cobalt, le vanadium ou le nickel. Dans le cas d'une dilution au manganèse, qui est un accepteur dans les semi-conducteurs III-V ou IV, les porteurs de charge sont constitués de trous. Lorsque la concentration en manganèse et la densité de trous (naturellement créés par la présence du manganèse ou volontairement introduits par co-dopage) sont suffisamment élevées dans le DMS, ce dernier peut devenir ferromagnétique et le couplage d'échange entre ions manganèse est induit par les trous. Le premier DMS ferromagnétique synthétisé fut InMnAs en 1992 (H. Ohno et al., Phys. Rev. Lett. 68, 2664 (1992)). Depuis, de nombreux autres DMS ferromagnétiques ont été fabriqués comme le GaMnAs (H. Ohno et al., Science 281, 951 (1998)), le ZnMnTe (D. Ferrand et al., Phys. Rev. B 63, 085201 (2001)), le ZnCrTe (H. Saito et al., Phys. Rev. Lett. 90, 207202 (2003)) ou le GaMnN (M. L. Reed et al., Appl. Phys. Lett. 79, 3473 (2001)). Un inconvénient majeur de ces DMS est qu'ils présentent tous à ce jour une température de Curie Tc (température jusqu'à laquelle le semi-conducteur présente des propriétés ferromagnétiques) inférieure ou égale à la température ambiante (typiquement _ 0,2 (V. Ko, et al, J. Appl. Phys. 103, 053912 (2008)). La présence de ces petits précipités métalliques au sein de la matrice semi-conductrice ne permet pas d'obtenir des propriétés réellement ferromagnétiques pour ces matériaux. Un but de la présente invention est de proposer un matériau magnétique sensiblement homogène qui permette de remédier aux inconvénients précités à la fois des métaux (le matériau de l'invention a une résistivité d'environ 10"3 Ohm.m, contre moins de 10-7 Ohm.m pour les métaux) et des DMS connus (le matériau de l'invention a une température de Curie supérieur à 350 K), et ce but est atteint à l'aide d'un matériau magnétique à base d'au moins un élément du groupe IVA, préférentiellement de Ge et/ou de Si, comprenant au moins un élément magnétique choisi dans le groupe constitué par le manganèse, le fer, le cobalt, le nickel, le vanadium et le chrome, les propriétés du matériau étant obtenues grâce à la stabilisation de l'élément magnétique, en particulier du manganèse, en position interstitielle de la maille diamant. Cette position de l'élément magnétique, notamment du manganèse, dans le réseau semi-conducteur est induite par le maintient du matériau sous déformation au cours de son élaboration. Un autre but est de proposer un matériau magnétique dont la Tc est contrôlable, la Tc pouvant aller au delà de la température ambiante. En outre, selon une variante de l'invention, on peut préparer un matériau comportant des zones localisées selon un schéma prédéterminé dont le magnétisme et la Tc sont contrôlés et différents de ceux des autres parties du matériau. La possibilité d'obtenir sur un même dispositif des zones magnétiques dont la Tc peut être différente peut aussi être exploitée pour permettre de produire un dispositif dont la réponse est fonction de la température, tel qu'une mémoire magnétique à plat par exemple. Pour cela un nouveau procédé de synthèse a été mis au point, cette voie de synthèse permettant d'obtenir un film d'un matériau homogène, alliage d'un semi-conducteur, avantageusement le germanium, et d'un élément magnétique, avantageusement le manganèse, ce film étant magnétique à température ambiante et présentant des propriétés comparables à celles de la phase enrichie en manganèse des alliages élaborés en suivant le procédé décrit dans WO2007/090946. Cette voie de synthèse permet d'obtenir un alliage de germanium et de manganèse, magnétique, sous forme d'un film de composition homogène. Le matériau synthétisé, objet de l'invention, se caractérise par une température de Curie élevée. Lorsqu'il est composé de Ge et de Mn, sa composition et sa structure sont différentes de celles des composés connus du diagramme de phase de l'alliage binaire Ge-Mn (Ge3Mn5 ou Ge8Mn1i). Et en particulier, l'élément magnétique est majoritairement en position interstitielle dans le réseau cristallin du semi-conducteur (maille de type diamant). Une certaine proportion de l'élément magnétique en position substitutionnelle est cependant nécessaire pour obtenir un matériau magnétique à aimantation au repos non nulle. De plus, la température de Curie de ce matériau est contrôlée par la proportion de l'élément magnétique en position substitutionnelle (par rapport à la position interstitielle) (voir figure 1). Dans un alliage à base : d'une part d'un matériau cristallin A et d'autre part d'un élément B, l'élément B peut occuper au moins 2 types de position différents dans le réseau de A (voir figure 1 a-1 c). Dans le cas présenté, le matériau cristallin A est le germanium (figure la), et l'élément B est le manganèse. On peut trouver l'élément B : En position substitutionnelle (figure lb), chaque atome de B vient prendre la place d'un atome de A. II s'agit d'une forme d'alliage classique dite de substitution. Mais un alliage classique d'un élément magnétique tel que Mn, dans un semi-conducteur, tel que Ge, ne permet pas d'obtenir des températures de Curie supérieures à la température ambiante. En position interstitielle (figure 1c), la maille des atomes A est conservée, et chaque atome de B se place dans les interstices du cristal A (par exemple des sites octaédriques ou tétraédriques dans le cas de la maille diamant). Il s'agit d'une forme d'alliage dite d'insertion. Ce type d'alliages est normalement observé avec des éléments B de petite taille, par exemple l'hydrogène, le bore, le carbone ou l'azote. Avantageusement, dans le matériau de l'invention, entre 15 et 45% de l'élément magnétique est en position substitutionnelle (par rapport à la quantité totale d'élément magnétique), et de préférence entre 20 et 35 %. Le matériau magnétique de l'invention peut être obtenu grâce à un procédé nouveau qui comporte plusieurs variantes et dont les caractéristiques sont les suivantes : Le procédé de fabrication du matériau magnétique selon l'invention comporte au moins une étape d'épitaxie par jets moléculaires comprenant un dépôt simultané d'au moins un élément magnétique choisi dans le groupe constitué par le manganèse, le fer, le cobalt, le nickel, le vanadium et le chrome et d'au moins un autre élément choisi dans le groupe IVA de la classification périodique, sur un substrat choisi suivant des critères qui sont définis ci-dessous. La température du substrat pendant le dépôt est sujette à ajustement. Toutefois, cette température de croissance est très inférieure aux températures de croissance comprises entre 550°C et 600°C qui sont communément utilisées dans l'épitaxie de matériaux semi-conducteurs du groupe IV. Cette procédure permet en effet de stabiliser des phases métastables riches en éléments magnétiques tels que le manganèse. Le choix du substrat constitue une caractéristique essentielle du procédé de l'invention. Le substrat est avantageusement constitué d'un alliage semi-conducteur binaire ou ternaire, éventuellement quaternaire, de structure diamant ou Zinc-blende (éventuellement de type Wurtzite). Les atomes entrant dans la constitution du substrat peuvent notamment être choisis parmi les éléments suivants : Al, In, Ga, As, Sb, P, C, Si, Ge. De préférence, le substrat utilisé pour mettre en oeuvre ce procédé est à base d'un ou de plusieurs atomes choisis dans le groupe constitué par (In, Ga, As, Sb, P) ou (Si, Ge, C) et les alliages de ces derniers, par exemple : Ini_XGaaAs, GaAsi_,tSbX, Ini_XGaXP, Sil_XGeX, et x représente un nombre tel que 0 Lorsque l'élément du groupe IVA est un alliage Sii_XGex avec 0 Le paramètre de maille d'un alliage de substitution tel que ceux utilisés comme substrats dans la présente invention, peut être calculé à l'aide de méthodes bien connues de l'homme du métier et décrites notamment en première approximation par la loi de Végard qui indique que dans le cas d'alliages où il y a miscibilité sur toute l'échelle de concentrations, le paramètre de la maille élémentaire de l'alliage varie de façon linéaire entre les paramètres respectifs des deux composés purs. Les paramètres de maille des différents alliages semi-conducteurs peuvent être retrouvés par exemple sur : http://www.ioffe.rssi.ru/SVA/NSM/Semicond/ ou sur : http://www.semiconductors.co.uk/home.htm ou dans � Semiconductor Materials �, Lev I. Berger, (CRC Press, Boca Raton, 1997) ou dans � Fundamentals of Semiconductors �, Peter Y. Yu and Manuel Cardona, (Springer, 2005). Lorsque l'élément du groupe IVA est un alliage Sii_xGex, comme cela a été exposé ci-dessus, on choisit soit de comprimer soit de dilater en fonction de la concentration en germanium x. Un substrat adapté peut être obtenu facilement dans chaque cas : on peut notamment employer un substrat de formule Si1_ZGe, (dont le paramètre de maille varie de 5,43 à 5,66 À pour z croissant de 0 à 1) soit un substrat de formule Ini_yGayP (dont le paramètre de maille varie de 5,44 à 5,86 À pour y décroissant de 1 à 0). Selon une seconde variante, le procédé de fabrication du matériau magnétique selon l'invention comporte au moins une étape d'épitaxie par jets moléculaires comprenant un dépôt simultané d'au moins un élément magnétique choisi dans le groupe constitué par le manganèse, le fer, le cobalt, le nickel, le vanadium et le chrome et d'au moins un autre élément choisi dans le groupe IVA de la classification périodique, sur un substrat dont le désaccord de maille avec le ou les élément(s) choisi(s) dans le groupe IVA de la classification périodique est inférieur à 1 % en valeur absolue, de préférence inférieure à 0,5%, et dont la température pendant la croissance des cristaux est comprise entre 80° C et 200° C, préférentiellement entre 100° C et 150° C, conduisant à l'obtention d'une couche mince dudit semi-conducteur du groupe IVA, dans laquelle sont insérés les atomes d'élément(s) magnétique(s). Cette variante est utilisée lorsque l'élément du groupe IVA est un alliage Si1.xGex avec 0,16 La technique de RBS consiste à examiner la répartition énergétique d'ions He+ très énergétiques (> 2 MeV) rétrodiffusés par la région proche de la surface de l'échantillon. La composition et la répartition en profondeur des éléments présents dans l'échantillon peuvent en être déduits. Des données quantitatives de la cristallinité du matériau peuvent également être obtenues. Plus précisément, on peut utiliser la technique dite de � channeling �, dont un exemple est donné dans la publication suivante qui mesure le taux d'interstitiels et de substitutionnels dans un réseau GeMn avec nanocolonnes : � Dopant segregation and giant magnetoresistance in manganese-doped germanium � A. P. Li et al., Phys. Rev. B 75, 201201 (2007). Selon l'art antérieur, il est admis que dans le germanium, c'est la position substitutionnelle qui est plus stable que la position interstitielle (par exemple Da Silva Phys. Rev. B 70, 193205 (2004)). Par ailleurs, il est aussi admis que dans les DMS, il faut favoriser cette position de substitution du Ge par des Mn si l'on souhaite obtenir un composé ferromagnétique (par exemple dans GaMnAs : K.M. Yu et al., Phys. Rev. B 65, 201303 (2002) ; A. H. MacDonald Nat. Mat. 4 195 (2005)). Enfin, il est aussi admis que dans les DMS, la présence des interstitiels diminue et limite la température de curie du matériau (par exemple dans GaMnN : K.M. Yu et al., Phys. Rev. B 65, 201303 (2002) ; A. H. MacDonald Nat. Mat. 4 195 (2005)). Aussi, le procédé et le matériau de l'invention vont à l'encontre des connaissances de l'homme de l'art sur les DMS puisque l'on a montré qu'en maximisant la concentration de manganèse en position interstitielle, on obtient un matériau magnétique à température ambiante. Le manganèse est stabilisé dans cette position par la tension imposée par le substrat. De plus, ce procédé permet d'obtenir une grande valeur de la magnétisation comme le montre la courbe de la figure 3 : le moment de l'interstitiel est toujours supérieur à celui du substitutionnel; il augmente jusqu'à sa valeur à saturation lors de la distension de la maille. En revanche, pour avoir un couplage ferromagnétique entre ces manganèses interstitiels, il est nécessaire d'avoir une petite proportion de manganèse en position substitutionnelle. Dans la structure obtenue (figure 1-d) les manganèses interstitiels sont second voisins entre eux, tandis que les substitutionnels sont premiers voisins d'au moins 2 manganèses interstitiels, ce qui mène à un ratio de substitutionels d'environ 20% par rapport au total de Mn. Ceci implique que la tension appliquée pour la stabilisation d'une telle structure est obtenue dans le Germanium grâce à une contrainte de dilatation qui stabilise l'interstitiel par rapport au substitutionnel (figure 2). Cette contrainte est obtenue grâce à l'utilisation d'un substrat présentant un désaccord de maille comme décrit précédemment. Cependant, cette contrainte ne doit pas être trop importante pour permettre aussi l'existence de quelques atomes de manganèse en position substitutionnelle telle que décrit ci-dessus. Ce dernier point explique pourquoi dans le silicium pour lequel la position interstitielle est stable hors contrainte, il faut faire la croissance sur un substrat comprimant le silicium afin de diminuer la stabilité de l'interstitiel par rapport au substitutionnel. L'utilisation d'une contrainte de compression pour stabiliser des semi-conducteurs magnétiques dilués dans le silicium a récemment été proposée par Z. Z. Zhang, et al. (� First-principles study of transition metal impurities in Si � Phys. Rev. B 77, 155201 (2008)). Cependant dans ce travail de calcul de structure électronique, l'objectif de la contrainte est de stabiliser le manganèse en position substitutionnelle et non en position interstitielle comme dans la présente invention. Ces données peuvent être utilisées pour choisir le désaccord de maille optimal entre le substrat et le silicium lorsque ce dernier est employé comme élément du groupe IVA : Les paramètres clés dans le procédé de l'invention sont : - le choix du substrat (la dilatation ou la contraction du substrat par rapport à l'élément du groupe IVA dans le cas de la première variante, ou au contraire le choix d'un substrat de paramètre de maille sensiblement identique par rapport à l'élément du groupe IVA dans le cas de la seconde variante) - le flux de l'élément du groupe IVA, avantageusement de germanium, et le flux de l'élément magnétique, avantageusement le manganèse, pendant le dépôt (concentration), - l'épaisseur de la couche de dépôt (ainsi que de la couche tampon de Ge éventuelle), qui est choisie de façon à éviter la relaxation du dépôt, - la température du substrat pendant le dépôt. L'épaisseur de dépôt maximale pour éviter une relaxation du dépôt de matériau magnétique dépend de la composition de ce matériau (choix des atomes et de leurs proportions), de sa concentration et de la dilatation du support. Elle peut être déterminée à l'aide de méthodes bien connues de l'homme du métier, comme la méthode de MatthewsûBlakeslee dont une description est donnée par exemple dans F. Tinjod thèse de doctorat UJF Grenoble 2003. Avantageusement, la fraction atomique du ou des élément(s) magnétique(s) dans le matériau est comprise de préférence entre 15 % et 60 % par rapport à l'ensemble du matériau, avantageusement elle est comprise entre 20 et 45 % et résulte de la concentration relative des éléments magnétiques et des éléments du groupe IVA au cours du dépôt : le dépôt des éléments est fait en utilisant un rapport moyen [vitesse de dépôt du ou des élément(s) magnétique(s) / vitesses de dépôt de l'ensemble des éléments] qui est compris entre 15 % et 60 %, avantageusement entre 20 et 45 %. De préférence, le ou l'un au moins des élément(s) magnétique(s) est le manganèse, le chrome ou le vanadium et avantageusement le manganèse. Egalement à titre préférentiel, le(s) autre(s) élément(s) du groupe IVA déposés simultanément sont le germanium, le silicium ou l'un de leurs alliages. Encore plus préférentiellement, l'élément magnétique et l'élément du groupe IVA déposés simultanément sont respectivement le manganèse et le germanium et/ou le silicium, pour l'obtention d'un matériau magnétique GeMn ou SiMn voire SiGeMn, ou bien, en variante, de type GeMnX, SiMnX voire SiGeMnX où X est un métal ou un alliage d'un métal pouvant être choisi par exemple parmi le fer, le cobalt, le nickel, le vanadium ou le chrome, de préférence parmi le chrome et le vanadium. Dans le cas où l'on choisit Ge comme élément semi-conducteur et Mn comme élément magnétique, on obtient avec le jeu de paramètres adéquats une couche homogène de GeMn magnétique au-delà de la température ambiante avec une concentration de manganèse qui peut aller de 15 à 60%, avantageusement de 20 à 45 %. L'épaisseur de GeMn est avantageusement comprise entre 0,3 nm et 1�m. Avantageusement, le procédé selon l'invention comprend en outre un dépôt sur le substrat d'une couche � tampon � de germanium, antérieurement au dépôt simultané de germanium et de manganèse pour l'obtention de la couche mince, de sorte à obtenir une surface la plus lisse possible à l'échelle atomique pour une croissance bidimensionnelle du film de germanium-manganèse. Dans le cas où l'élément du groupe IVA est Si ou un alliage de Ge et de Si, la couche tampon est respectivement constituée de Si ou du même alliage Ge/Si. Et l'épaisseur de la couche tampon, lorsqu'une telle couche est présente, est calculée de façon à éviter une relaxation du semi-conducteur. L'homme du métier peut se fonder sur la méthode de MatthewsùBlakeslee dont une description est donnée par exemple dans F. Tinjod thèse de doctorat UJF Grenoble 2003, pour calculer cette épaisseur maximale. De façon plus détaillée, dans le cas où l'élément magnétique est le manganèse et le semi-conducteur est le germanium, la synthèse du matériau magnétique s'effectue comme dans le cas du procédé de WO2007/090946 par Epitaxie par Jets Moléculaires (EJM) à basse température. Dans ce mode de réalisation sous ultra-vide, le germanium et le manganèse sont évaporés à partir de sources solides sur un substrat. La principale différence avec le procédé de l'art antérieur provient du choix du substrat sur lequel est effectuée la croissance par EJM. Dans le procédé de l'invention, le désaccord de maille cristalline entre le germanium et le substrat est primordial. Le substrat est ainsi choisi de façon à avoir un paramètre de maille supérieur de plusieurs pourcents à celui du germanium. On peut choisir un substrat ou support présentant un désaccord de paramètre de maille par rapport au Germanium compris entre 1 et 7%, avantageusement entre 2 et 4%. Par exemple, le composé (Gal_xIn,)As peut être utilisé comme substrat, la concentration d'indium fixant le désaccord des paramètres de maille : environ -0,1% pour x=0 à environ +7% pour x=1. Pour un substrat (Gai_xInx)As, le désaccord (D) est donné de façon estimée par la formule : D=40x/5,66. La procédure de croissance est conduite suivant une méthode standard bien connue de l'homme de l'art : a) désoxydation du substrat ou désorption de la couche de protection pour obtenir une surface suffisamment � propre � pour permettre de procéder à une épitaxie 2D suivant les règles de l'homme de l'art (nettoyage chimique, traitement par plasma). b) application d'un procédé permettant si nécessaire le lissage de la surface à épitaxier et/ou de faire une barrière de diffusion. On peut par exemple procéder au dépôt d'une couche tampon de germanium en épitaxie avec 30 le substrat, d'une épaisseur suffisamment faible pour éviter sa relaxation, par exemple d'une épaisseur comprise entre 0,1 nm et 100 nm Cette épaisseur critique dépend du désaccord de maille suivant les règles bien connues de l'homme de l'art. c) dépôt d'une couche de GeMn sur la couche tampon de Ge mise en tension par le substrat ou directement sur le substrat en l'absence de la couche tampon. L'épaisseur de la couche est elle aussi contrôlée de façon à rester en dessous de l'épaisseur critique de relaxation, et en particulier elle est comprise entre 0,1 nm et 1 �m. Cette épaisseur dépend également du désaccord de maille initial. Le dépôt de GeMn est réalisé à faible température ( Ces modulations des paramètres du procédé ont bien évidement pour effet de modifier à la fois l'épaisseur de la couche de GeMn envisageable sans relaxation, l'aimantation au repos du matériau et sa température de Curie, tout en aboutissant à la réalisation de couches de GeMn magnétiques au-delà de la température ambiante. A titre d'exemple, est présentée sur la figure 5 l'évolution de la température de Curie et l'aimantation au repos (rapportée à la concentration de manganèse) en fonction de la concentration relative de substitutionnel par rapport aux nombre total d'atomes de manganèse dans le germanium. Les paramètres de croissance peuvent donc être ajustés en fonction des applications pour trouver le compromis entre une forte température de Curie et une forte aimantation au repos. Le point de fonctionnement est déterminé en suivant la concentration totale de manganèse ainsi que le ratio de Mn substitutionnels/interstitiels qui peut être par exemple mesuré par RBS. L'invention se fonde sur la stabilisation du manganèse en position interstitielle de la maille diamant du germanium. Le taux de dilatation pour stabiliser cette position interstitielle par rapport à la position substitutionnelle est défini à partir de résultats de calculs basés sur la structure électronique des solides et présentés sur la figure 2. On note une inversion de stabilité à partir d'environ 1% de dilatation. De préférence, on applique une marge de 1-2 % pour assurer cette stabilisation dans les échantillons élaborés. De plus, le taux peut être judicieusement ajusté afin d'obtenir un compromis entre la stabilité de ces interstitiels et l'épaisseur critique de relaxation des couches tampon de Ge et de GeMn. De façon plus détaillée, le matériau de l'invention est sous forme d'un film constitué d'un alliage homogène d'un élément choisi dans le groupe IVA de la classification périodique, avantageusement le germanium et d'un élément magnétique, avantageusement le manganèse. Il est doté d'une température de Curie (Tc) supérieure ou égale à 350 K. Ces valeurs très élevées de températures de Curie, qui peuvent être mesurées via un magnétomètre de type à � SQUID � (i.e. � Superconducting Quantum Interference Device �, ou détecteur d'énergie quantique à supraconducteurs), n'ont jamais été atteintes à ce jour pour des films de compositions homogènes de semi-conducteurs du groupe IVA mélangés avec des éléments magnétiques. Le matériau magnétique de l'invention présente également un effet Hall extraordinaire (� EHE � en abrégé) à une température supérieure à 300 K et pouvant atteindre au moins 350 K. Ces valeurs très élevées de températures où se manifeste cet effet � EHE �, températures mesurées via un banc de magnéto-transport équipé d'un cryostat et d'une bobine supraconductrice, n'ont jamais été atteintes à ce jour pour des films de compositions homogènes de semi-conducteurs du groupe IVA mélangés avec des éléments magnétiques. Par rapport aux matériaux décrits dans WO2007/090946, le matériau de l'invention se distingue par son caractère homogène. Cette caractéristique peut être observée de plusieurs façons : si l'on prélève deux échantillons au hasard dans le matériau et que l'on évalue la concentration de l'élément magnétique, elle est comprise dans un intervalle de valeurs de +5% autour d'une valeur moyenne. Et une étude du matériau par diffraction aux rayons X montre que la structure atomique du matériau est sensiblement homogène. Enfin, les propriétés physiques du matériau (magnétisation, conductivité, paramètre de maille) sont sensiblement identiques en tout point de la surface du film de matériau : cette homogénéité permet l'injection de spins en tout point de la surface du matériau, ce qui n'est pas possible avec le matériau décrit dans WO2007/090946. L'homogénéité du matériau a en effet pour avantage que la surface d'injection des spins est plus importante. Cette fonction d'injection de spins et sa surface associée sont importantes pour des applications telles que le transistor à spin FET ou le spin Obit. De même, si le matériau est utilisé comme couche magnétique dans un dispositif de stockage d'information de type MRAM ou dans une vanne de spin, la possibilité de le mettre en oeuvre sous forme de film homogène est nécessaire, notamment lors d'une éventuelle étape de lithographie. L'intérêt d'un tel matériau réside alors dans sa capacité à être facilement épitaxié sur les semiconducteurs (Si, Ge, ... maille diamant) sans introduire de défauts étendus. Il a aussi l'intérêt de pouvoir être localisé via la contrainte transmise par le substrat (procédés 'collé tourné' notamment) par exemple pour la co-intégration de fonctions magnétiques (capteurs magnétiques, mémoires magnétiques, etc....) en micro-électronique classique. Le matériau de l'invention peut être utilisé pour une variété d'applications, soit comme source d'un courant de porteurs polarisés en spin dans le silicium ou le germanium, soit comme élément magnétique dans des dispositifs du type vanne de spin ou jonction tunnel magnétique, soit classiquement comme une région aimantée (facilement localisable) source d'un champ magnétique pour des applications dans l'enregistrement magnétique à haute densité. Des dispositifs utilisant les DMS et pour lesquels les matériaux de l'invention pourraient avantageusement remplacer les DMS sont décris dans : Vutic et al., Reviews of Modern Physics, Volume 76, 323, Avril 2004. Un autre objet de l'invention est une plaque, également dénommée � wafer � comprenant un support tel que décrit ci-dessus et au moins une couche d'un matériau magnétique de l'invention. Elle comprend éventuellement une couche tampon intermédiaire telle que décrite ci-dessus. Cette plaque résulte de la mise en oeuvre du procédé de l'invention et peut être utilisée dans un dispositif électromagnétique pour les applications décrites ci-dessus. Dans le cas où cette plaque résulte de l'application du procédé de l'invention sur un support présentant un désaccord de paramètre de maille avec l'élément du groupe IVA on peut distinguer deux configurations distinctes : Selon une première variante de cet aspect de l'invention, ce support présente une contrainte, ou désaccord de paramètre de maille par rapport à l'élément du groupe IVA, qui est constant. Il en résulte un dépôt homogène sur la totalité de la surface de ce support. Selon une seconde variante, ce support présente un désaccord de paramètre de maille par rapport à l'élément du groupe IVA qui varie en fonction d'un schéma prédéterminé. Ainsi, on fait croître le film sur un substrat présentant une ou plusieurs zones où la contrainte (désaccord de paramètre de maille par rapport au semi-conducteur) est homogène et d'autres où la contrainte est répartie de façon inhomogène. Cela permet de faire croître sur un substrat des zones de film magnétique homogène suivant un schéma prédéterminé. Contrairement aux dispositifs décrits dans WO2007/090946, les dimensions et la répartition des zones de film magnétique dans le dépôt sont alors contrôlées et non aléatoires. Suivant cette variante, si l'on désigne par Rs le ratio surfacique des zones où est appliquée une contrainte et de la surface totale du substrat, la concentration totale de manganèse peut aller de 15%xRs à 60%xRs et de préférence entre 20%xRs à 45%xRs. Au cours de la croissance par EJM, le manganèse se concentre préférentiellement à l'aplomb des zones contraintes suivant le schéma choisi. Les caractéristiques du dépôt dans ces zones sont les mêmes que celles décrites pour le dépôt sur un substrat uniforme. Et notamment, la concentration totale de manganèse dans ces zones est alors de préférence comprise entre 20 et 45% avec un ratio de substitutionnel compris de préférence entre 20 et 35%. Une façon bien connue pour obtenir un tel substrat est d'utiliser des substrats � collés tournés� qui en créant un réseau de dislocation permettent de localiser les boîtes quantiques dont la croissance est elle aussi sensible à la déformation. Cette méthode est expliquée par exemple par A. Bourret. Surf. Sci. 432, p. 37, (1999). D'autres méthodes de localisation de contraintes sont aussi possibles : implantations, gravures etc. On peut notamment se référer à M. Hanbückenet al., � Les nanosciences : Nanotechnologies et nanophysique �, p. 50, Edition Belin par M. Lahmani, C. Dupas et P. Houdy (2004). Cette variante peut être très intéressant pour la co-intégration de fonctions magnétiques (capteurs magnétiques, mémoires magnétiques, etc....) en micro-électronique classique ou pour la production de plaques de zones à Tc différentes en fonction d'un schéma prédéterminé. Un composant électronique selon l'invention peut être avantageusement de type diode pour l'injection ou la collecte de spins dans ou depuis un autre semi-conducteur, respectivement, ou bien de type élément sensible à un champ magnétique, et ce composant comporte avantageusement un matériau magnétique selon l'invention tel que défini ci-dessus. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, il s'agit d'un composant de type diode pour l'injection ou la collecte de spins dans ou depuis un autre semi-conducteur par exemple du groupe IVA, tel qu'illustré sur la figure 4, et comportant : - une première couche mince (1) formée d'une plaque comportant un matériau magnétique selon l'invention déposé sur un substrat, - une seconde couche mince (2) formée d'un semi-conducteur à base d'éléments des Groupes IV, III-V ou II-VI ou d'un de leurs alliages, au contact de laquelle est appliquée ladite première couche mince. Si la première couche est dopée p, la réalisation d'une diode Esaki par ajout d'une couche fortement dopée n entre la première et la seconde couche permet de transformer les trous polarisés en électrons polarisés (dont la longueur de dépolarisation est supérieure) - une source de courant de porteurs (3) couplée à la première couche pour, dans un premier cas, en extraire sélectivement un courant polarisé en spin et pour l'injecter dans la seconde couche ou bien, dans un second cas, pour extraire sélectivement un courant de porteurs polarisés en spin depuis la seconde couche et l'injecter dans la première couche, pour que la phase magnétique selon l'invention du premier semi-conducteur émette ou reçoive ce courant polarisé en spin vers ou depuis le second semi-conducteur, respectivement selon le premier ou second cas. Le fait que le matériau ne soit pas semi-conducteur mais simplement mauvais conducteur est suffisant pour éviter la dépolarisation. (A. Fert and H. Jaffres, Physical Review B 64, 184420). Selon un second mode de réalisation de l'invention, le composant est sensible à un champ magnétique et il peut s'agir d'un capteur de champ magnétique, qui comporte une couche mince formée d'un matériau magnétique selon l'invention tel que défini ci-dessus, pour la détection ou la mesure dudit champ par mesure d'un effet de magnétorésistance vis-à-vis d'un champ magnétique appliqué perpendiculairement à la couche mince ou dans le plan de celle-ci. On note que ce composant permet de s'affranchir du phénomène de � super-paramagnétisme � qui caractérise les systèmes dilués à base de nanoparticules, et que la magnétorésistance mesurée selon l'invention reste élevée même à température ambiante contrairement à ces systèmes dilués, ce qui confère à ce composant selon l'invention d'excellentes capacités pour mesurer les champs magnétiques Une première utilisation selon l'invention d'un matériau magnétique tel que défini ci-dessus consiste à injecter ou collecter par contact un courant de porteurs polarisés en spins dans ou depuis un autre semi-conducteur à base de Si, Ge,... (groupes IV, III-V, II-VI) ou d'un alliage de ces derniers, à une température égale ou supérieure à 350 K et pouvant être égale ou supérieure à 400 K. Une seconde utilisation selon l'invention d'un matériau magnétique tel que défini ci-dessus consiste à mesurer un champ magnétique par mesure d'un effet de 10 magnétorésistance dans ledit semi-conducteur, à une température égale ou supérieure à 350 K et pouvant être égale ou supérieure à 400 K. On note que le matériau magnétique selon l'invention peut également être utilisé comme élément magnétique dans des dispositifs de type vanne de spin, ou bien comme une région aimantée source d'un champ magnétique pour des applications dans 15 l'enregistrement magnétique à haute densité. Le matériau magnétique de l'invention peut également être utilisé pour la fabrication d'une mémoire magnétique de type MRAM à plat (l'empilement des couches magnétiques, n'est pas vertical comme dans un MRAM classique mais elles sont déposées l'une à côté de l'autre sur un canal de conduction à base de silicium par exemple), notamment 20 dans le cas où il présente des zones de Tc différentes. Figure 1 : élément magnétique Mn dans le réseau cristallin du germanium (a), en position substitutionnelle (b) et interstitielle (c) et arrangement de la phase suivant la structure du matériau de l'invention (d) Figure 2 : Évolution de l'énergie de formation des deux défauts ponctuels 25 élémentaires du manganèse dans le germanium (site substitutionnel, site interstitiel tétraèdrique) en fonction de la dilatation par rapport au paramètre de maille d'équilibre du germanium. Figure 3 : Évolution du moment magnétique porté par le manganèse en fonction de la dilatation par rapport au paramètre de maille d'équilibre du germanium. 30 Figure 4 : Représentation schématique d'un composant de type diode pour l'injection de spins dans un autre semi-conducteur. Figure 5 : Evolution de la température de Curie évaluée à partir de l'intégrale d'échange en fonction de la concentration relative de Mn substitutionnel dans GeMn pour une concentration de manganèse interstitiel fixée à 1/3 du nombre total d'atomes. 15 20 25 30 REVENDICATIONS1. Matériau magnétique caractérisé en ce qu'il est sous forme d'un film constitué d'un alliage homogène d'un élément choisi dans le groupe IVA de la classification périodique et d'un élément magnétique choisi dans le groupe constitué par le manganèse, le fer, le cobalt, le nickel, le vanadium et le chrome, ce matériau étant doté d'une température de Curie (Tc) supérieure ou égale à 350 K. 2. Matériau selon la revendication 1, dans lequel la fraction atomique du ou des élément(s) magnétique(s) est comprise de préférence entre 15 % et 60 % par rapport à l'ensemble du matériau, avantageusement comprise entre 20 et 45 %. 3. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel l'élément magnétique est le manganèse et l'élément choisi dans le groupe IVA est le germanium. 4. Matériau selon la revendication 3, dans lequel l'épaisseur de GeMn est comprise entre 0,1 nm et 1 �m. 5. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, qui comporte un substrat choisi parmi les composés de formule : Inl_xGaXAs, GaAsi_XSbx, In~_xGaxP, Si~_x Gex et x représente un nombre tel que 0 6. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, qui présente un effet Hall extraordinaire à une température supérieure à 300 K. 7. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel entre 15 et 45% de l'élément magnétique est en position substitutionnelle par rapport à la quantité totale d'élément magnétique. 8. Composant électronique comportant au moins une couche d'un matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9. Composant selon la revendication 8 de type diode pour l'injection ou la collecte de spins dans ou depuis un autre semi-conducteur. 10. Composant selon la revendication 8 de type capteur de champ magnétique. 20 11. Procédé de fabrication d'un matériau magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comportant au moins une étape d'épitaxie par jets moléculaires comprenant un dépôt simultané d'au moins un élément magnétique choisi dans le groupe constitué par le manganèse, le fer, le cobalt, le nickel, le vanadium et le chrome et d'au moins un autre élément choisi dans le groupe IVA de la classification périodique, sur un substrat dont le désaccord de maille avec le ou les élément(s) choisi(s) dans le groupe IVA de la classification périodique est compris entre 0,1 et 10 %, en valeur absolue, et dont la température pendant la croissance des cristaux est comprise entre 80° C et 200° C. 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel l'élément du groupe IVA de la classification périodique est choisi parmi Ge, Si et leurs alliages de formule Sil_XGe, avec 05x 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 et 12, dans lequel l'élément du groupe IVA est Ge et l'élément magnétique est Mn le désaccord de paramètre de maille de Ge avec le support étant compris entre 2 et 4 %. 14. Procédé selon la revendication 13 qui comprend les étapes : a) désoxydation du substrat ou désorption de la couche de protection ; b) dépôt d'une couche tampon de Ge, d'une épaisseur comprise entre 0,1 mn et 100nm; c) dépôt d'une couche de GeMn, l'épaisseur de la couche étant comprise entre 0,1 nm et 1 �m , le dépôt de GeMn étant réalisé à une température 15. Procédé de fabrication d'un matériau magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comportant au moins une étape d'épitaxie par jets moléculaires comprenant un dépôt simultané d'au moins un élément magnétique choisi dans le groupe constitué par le manganèse, le fer, le cobalt, le nickel, le vanadium et le chrome et d'au moins un autre élément choisi dans le groupe IVA de la classification périodique qui est un alliage Si i _,Ge, avec 0,16 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 15, dans lequel le substrat est constitué d'un alliage semi-conducteur binaire ou ternaire ou éventuellement quaternaire de structure diamant ou Zinc-blende. 17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel les atomes entrant dans la constitution du substrat sont choisis parmi les éléments suivants : Al, In, Ga, As, Sb, N, P, C, Si, Ge. 18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 17, dans lequel le dépôt des éléments est fait en utilisant un rapport moyen [vitesse de dépôt du ou des élément(s) magnétique(s) / vitesses de dépôt de l'ensemble des éléments] qui est compris entre 15 % et 60 %, avantageusement entre 20 et 45 %. 19. Plaque susceptible d'être obtenue par le procédé selon l'une quelconque des revendications I l à 18, comprenant un substrat et au moins une couche d'un matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 20. Plaque selon la revendication 19 dans laquelle le substrat présente un désaccord de paramètre de maille par rapport à l'élément du groupe IVA, et ce désaccord est constant sur toute sa surface. 21. Plaque selon la revendication 19 dans laquelle le substrat présente un désaccord de paramètre de maille par rapport à l'élément du groupe IVA qui varie suivant un schéma prédéterminé. 22. Utilisation d'un matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 comme région aimantée source d'un champ magnétique pour des applications dans l'enregistrement magnétique à haute densité. 23. Utilisation d'un matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 pour la fabrication d'une mémoire magnétique à plat.