Magnéto-électronique dans des dispositifs à semiconducteurs

Abstract

Cet article est consacre a l'etude theorique d'une structure originale de transistor a effet de champ, le transistor a rotation de spin ou spin-FET. Il s'agit d'un transistor de type HEMT dans lequel les zones fortement dopees de source et drain sont remplacees par des contacts ferromagnetiques. Le contact de source joue le role de polariseur de spin pour les electrons injectes dans le canal de conduction du transistor et le contact de drain celui d'analyseur de spin pour ceux parvenus en fin de canal. Le courant de drain varie ainsi avec les orientations relatives du spin des electrons en fin de canal et de l'aimantation du contact de drain. Or, il est possible de controler, grâce a la tension de grille, non seulement la densite de porteurs dans le canal mais aussi la rotation de spin des electrons au cours de leur transport dans le semiconducteur. La commande du courant dans un spin-FET est donc a la fois electrique et magnetique. Apres avoir passe en revue les differents phenomenes agissant sur le spin dans les heterostructures semiconductrices III-V et avoir compare leurs influences respectives, nous avons developpe un modele pour etudier le transport polarise en spin dans le canal d'un HEMT. Nous avons ensuite presente une etude complete du transport polarise en spin dans le canal d'un spin-FET. Nous avons aborde ce transistor sous deux aspects, d'une part en tant que dispositif elementaire pour l'etude physique du transport polarise en spin dans les structures ferromagnetique/semiconducteur, et d'autre part en tant que composant pour l'electronique rapide. Ces resultats ont en outre souligne l'importance des proprietes des contacts ferromagnetique/semiconducteur pour les performances du spin-FET. Nous avons alors conclu cette etude par quelques reflexions sur le type de contacts envisageable et par la mise au point actuellement en cours d'une approche pour les modeliser.