Vers une spintronique plus économe en énergie ?

Physique

Le spin de l’électron – propriété quantique par excellence – est au cœur de la spintronique, une technologie ayant révolutionné le stockage numérique1 et qui pourrait jouer un rôle majeur dans la réalisation de nouveaux processeurs informatiques. Pour générer et détecter des courants de spin, la spintronique recourt traditionnellement à des matériaux ferromagnétiques mais dont l’utilisation entraîne une forte consommation d’énergie. Des chercheurs du laboratoire Spintec (CNRS/CEA/Université Grenoble Alpes) et de l’Unité mixte de physique CNRS/Thales décrivent dans Nature le 22 avril 2020, un dispositif permettant une détection de spin à faible puissance, 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, mais par la ferroélectricité, ce qui consommerait 1000 fois moins d’énergie.

Pour en savoir plus sur la spintronique : https://lejournal.cnrs.fr/articles/les-nouveaux-defis-de-la-spintronique 

 

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(Haut) Exemple du dispositif développé : un matériau ferromagnétique permet de générer un courant de spin et de l’injecter dans un matériau d’interface dans lequel il est converti en un courant de charge. Traditionnellement, pour changer le signe du courant de charge produit, il faut renverser l’aimantation du ferromagnétique en lui appliquant un champ magnétique ou un fort courant. Ici, ceci est réalisé en renversant la polarisation du matériau ferroélectrique grâce à un champ électrique. (Bas) Courbe expérimentale montrant l’évolution du courant de charge produit en fonction de la tension appliquée au ferroélectrique © Unité mixte de physique CNRS/Thales et Spintec (CNRS/CEA/Université Grenoble Alpes).

 

  • 1. La spintronique vise à créer une électronique basée non sur la seule charge de l’électron, mais également sur son spin. Elle est notamment née des travaux du prix Nobel de physique 2007 Albert Fert sur la « magnétorésistance géante », qui ont permis de multiplier la capacité de stockage des disques durs et plus largement, de trouver de nombreux débouchés dans les technologies de l’information et de la communication.
Bibliographie

Non-volatile electric control of spin-charge conversion using a SrTiO3 Rashba system. Paul Noël, Felix Trier, Luis M. Vicente Arche, 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

Contact

Manuel Bibes
Chercheur CNRS
Jean-Philippe Attané
Chercheur Université Grenoble Alple
Alexiane Agullo
Attachée de presse CNRS