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Proposition de Sujet de Stage de M2 et/ou de Thèse ...

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Proposition de Sujet de Stage
de M 2 e t/ou d e T hèse
(expérimentation)
Nom Laboratoire : Laboratoire de Photonique et de Nanostructures – CNRS/LPN
Code d'identification CNRS : UPR20
Nom du ou des responsables du stage ou thèse : Romain GIRAUD et Giancarlo FAINI
e-mail : romain.giraud@lpn.cnrs.fr téléphone : 0169636139
page web: http://www.lpn ...
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Proposition de Sujet de Stage de M2 et/ou de Thèse (expérimentation)
Nom Laboratoire : Laboratoire de Photonique et de Nanostructures – CNRS/LPN Code d'identification CNRS : UPR20 Nom du ou des responsables du stage ou thèse : Romain GIRAUD et Giancarlo FAINI e-mail : romain.giraud@lpn.cnrs.frtéléphone : 0169636139 page web: http://www.lpn.cnrs.fr/fr/PHYNANO/MesoSpin.php Lieu du stage: CNRS/LPN, Route de Nozay 91460 Marcoussis
Stage uniquement :NON Thèseuniquement: NON Stage pouvant déboucher sur une thèse :OUI Financement proposé : OUI/NONsi oui, type de financement :
Spintronique Quantique
Ce sujet de thèse propose d’étudier le transport quantique cohérent d’un courant de spins dans des nanostructures ferromagnétiques, notamment d’un semiconducteur ferromagnétique dilué (Ga,Mn)As [nanofabrication, mesures électriques très bas bruit à très basse température, T> 20 mK, et sous champ magnétique 3D,B< 7 T]. Il repose sur un résultat majeur en nanoélectronique de spin quantique, obtenu récemment par notre groupe, l’observation d’une longueur de cohérence de phase relativement grande dans un matériau ferromagnétique [1]. En transport mésoscopique, la conductance de porteurs libres est modifiée à basse température par des effets d’interférence de phase. Cette contribution quantique, bien étudiée dans des nanostructures non magnétiques, est à l’origine de la localisation faible et des fluctuations universelles de conductance dans des nanofils, ou encore des oscillations Aharonov-Bohm dans des anneaux sub-microniques. Pour observer les corrections quantiques à la conductance dans des nanostructures, il est capital de préserver la cohérence de phase des porteurs, ce qui est très difficile dans un matériau magnétique, à cause des mécanismes de diffusion inélastique induits par les excitations magnétiques de basse énergie (magnons). Nous avons démontré que la cohérence de phase d’un courant de spins est préservée dans une nanostructure ferromagnétique àforte anisotropie magnétique (blocage des excitations de basse énergie). Ce résultat très marquant ouvre de nouvelles possibilités passionnantes, associant physique mésoscopique et électronique de spin. En particulier, on peut désormais étudier, pour la première fois, le déphasage induit par les parois de domaines magnétiques [1]. La spintronique quantique est un domaine émergent de la nanoélectronique de spin. Au LPN, nous avons initié une voie originale, basée sur l’interaction d’échange, pour manipuler la phase d'un courant de spins. Ainsi, l’objectif principal de cette thèse sera d’étudier le déphasage contrôlé par déformation d’une paroi de domaine unique, piégée sur une nanoconstriction [réalisation par lithographie électronique de nanostructures ferromagnétiques à base de (Ga,Mn)As ; étude du transport mésoscopique: mesures de magnéto-transport à très basse température (T > 20 mK, B < 7 T)]. Les couches minces monocristallines de (Ga,Mn)As sont élaborées au laboratoire par épitaxie par jets moléculaires, et une instrumentation de très faible bruit nous permet de mesurer des signaux électriques extrêmement faibles. Tous les moyens sont donc disponibles pour développer un sujet qui demandera un goût prononcé pour la nanofabrication et l’expérimentation, tout comme pour l’interprétation théorique simple.
[1] L. Vila, R. Giraud, L. Thevenard, A. Lemaître, F. Pierre, J. Dufouleur, D. Mailly, B. Barbara, G. Faini,Phys. Rev. Lett.98, 027204 (2007); http://xxx.lanl.gov/abs/cond-mat/0609410
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