Vers une spintronique consommant 1000 fois moins d'énergie ?

Publié par Adrien le 24/04/2020 à 09:00
Source: CNRS
Le spin de l'électron - propriété quantique par excellence - est au coeur de la spintronique, une technologie ayant révolutionné le stockage numérique et qui pourrait jouer un rôle majeur dans la réalisation de nouveaux processeurs informatiques. Pour générer et détecter des courants de spin (Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque particule, qui est caractéristique de la nature de la particule, au même titre que sa masse et sa charge électrique. Comme la majorité...), la spintronique recourt traditionnellement à des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) ferromagnétiques mais dont l'utilisation entraîne une forte consommation d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.).

Des chercheurs du laboratoire Spintec (CNRS/CEA/Université Grenoble Alpes) et de l'Unité mixte de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et...) CNRS/Thales décrivent dans Nature le 22 avril 2020, un dispositif permettant une détection de spin à faible puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :), grâce à un système non magnétique. Leurs travaux ouvrent la voie à des dispositifs spintroniques dans lesquels la détection des spins des électrons serait permise, non plus par le ferromagnétisme (Le ferromagnétisme est la propriété qu'ont certains corps de s'aimanter très fortement sous l'effet d'un champ magnétique extérieur, et pour certains (les aimants, matériaux magnétiques durs) de garder...), mais par la ferroélectricité (Les cristaux ferroélectriques ont un moment dipolaire électrique même en l’absence d’un champ électrique extérieur. On peut expliquer cela...), ce qui consommerait 1000 fois moins d'énergie.


(Haut) Exemple du dispositif développé: un matériau ferromagnétique permet de générer un courant de spin et de l'injecter dans un matériau d'interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de...) dans lequel il est converti en un courant de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour être transporté.). Traditionnellement, pour changer le signe du courant de charge produit, il faut renverser l'aimantation du ferromagnétique en lui appliquant un champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et...) ou un fort courant. Ici, ceci est réalisé en renversant la polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments dipolaires dans les matériaux diélectriques ; En électronique, la...) du matériau ferroélectrique grâce à un champ électrique (En physique, on désigne par champ électrique un champ créé par des particules électriquement chargées. Un tel champ permet de déterminer...).
(Bas) Courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du plan, de l'espace usuels. Par exemple, les droites, les segments, les lignes polygonales et les cercles sont des courbes.) expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et politique. En science, il s'agit d'approches de recherche...) montrant l'évolution du courant de charge produit en fonction de la tension (La tension est une force d'extension.) appliquée au ferroélectrique © Unité mixte de physique CNRS/Thales et Spintec (CNRS/CEA/Université Grenoble Alpes).

Bibliographie:
Non-volatile electric control of spin-charge conversion using a SrTiO3 Rashba system.
Paul Noël, Felix Trier, Luis M. Vicente Arche (Une arche est un élément naturel ou construit qui adopte une forme géométrique proche de l'arc. L'élément délimite un espace sous lequel il est possible de faire...), Julien Bréhin, Diogo C. Vaz, Vincent Garcia, Stéphane Fusil, Agnès Barthélémy, Laurent Vila, Manuel Bibes and Jean-Philippe Attané.
Nature, le 22 avril 2020. DOI: 10.1038/s41586-020-2197-9.
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