Intégration de nouveaux matériaux à fort couplage spin-orbite (tellurures de van der Waals) pour mémoires SOT-MRAM

Description de l'offre : Les nouveaux concepts offerts par la « spinorbitronique » permettent d’envisager une électronique plus frugale. En particulier, pour l’écriture d’une mémoire magnétique (MRAM), un nouveau concept de renversement d’aimantation par un couple de spin-orbite est en train d’émerger. Son principe permet de diminuer fortement l’énergie d’écriture de la mémoire et d’améliorer son endurance. Son fonctionnement repose sur la conversion d’un courant de charges dans un matériau à fort couplage spin-orbite en courant de spins qui est absorbé par la couche magnétique adjacente à renverser (et qui stocke l’information 0 ou 1). Plus l’efficacité de conversion charge-spin sera forte, plus le courant à appliquer pour renverser l’aimantation sera faible diminuant ainsi la consommation d’énergie. L’objectif de ce projet de thèse est donc de maximiser cette conversion en développant et mettant en œuvre de nouveaux matériaux, les isolants topologiques 3D (TI). En effet, il a été démontré récemment que la conversion charge-spin était très forte dans ces matériaux grâce au fort couplage spin-orbite et à l’existence d’états de surface topologiques dans lesquels il est possible de produire une forte accumulation de spin grâce à un courant électrique. Dans ce cadre, le LETI s’intéresse à la croissance par pulvérisation cathodique de ce type de matériaux sur de grandes surfaces. Il s’agit plus précisément des tellurures de bismuth et d’antimoine (Bi2-x SbxTe3). En parallèle, SPINTEC est très impliqué dans l’étude du concept de couple de spin-orbite avec toute l’expertise pour le dépôt et le contrôle de couches ferromagnétiques et la mesure des couples de spin-orbite qui sont à l’origine du renversement d’aimantation. Le but de ce projet de thèse est donc de combiner le savoir-faire du LETI sur la croissance des TI et l’expertise de SPINTEC sur les matériaux ferromagnétiques et les couples de spin-orbite. Une thèse est actuellement en cours au LETI sur le développement des films de Bi2-x SbxTe3 sur des équipements industriels de croissance par sputtering. L’objectif du projet de thèse proposée est d’intégrer plusieurs compositions x de l’alliage Bi2-x SbxTe3 avec plusieurs matériaux ferromagnétiques FM (CoFeB, CoFe, Co, Fe) de façon à optimiser ces couples TI/FM et ainsi qualifier ces matériaux pour leur utilisation dans des MRAM.

Profil du candidat : Master 2 en physique de la matière condensée, ou nanophysique