Stabiliser l’état magnétique des surfaces semi-conductrices à l’aide de graphène

Des chercheurs du Helmholtz Zentrum de Berlin (HZB) ont élaboré des méthodes pour produire des surfaces électroniques à l’aide de graphène dont l’état magnétique serait stable dans le temps. Pour cela, ils scellent la surface du matériau semiconducteur (ici de l’iridium) avec une couche de carbone dont l’épaisseur n’est que d’un seul atome, définition même du graphène. Les chercheurs appellent cette manipulation « modification par graphène ». Dans cette configuration, la capacité de créer un état électronique stable à la surface du matériau est préservée dans le temps, ce qui est d’un grand intérêt pour la spintronique. Leurs conclusions ont été publiées le 10 février dans la revue « Physical Review Letters » (DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.066804).

En effet, la problématique de cette recherche est que la spintronique utilise le moment magnétique (ou « spin ») des électrons pour traiter l’information. A la surface des matériaux, des électrons avec des spins différents peuvent être facilement distingués les uns des autres, car il existe une différence de symétrie. Cependant, ces électrons de surface sont rapides et très actifs. Un certain état de spin ne pourrait être atteint que dans des conditions extrêmes, telles que sous ultravide.

Des chercheurs du HZB ont, dans leur objectif de conserver intactes les structures électroniques de surface, utilisé une structure en iridium. « Nous avons traité et catalysé le métal avec du gaz propylène, un hydrocarbure, » explique le chef de projet, Andrei Varykhalov, du Département des dynamiques de l’aimantation du HZB. Selon l’équipe, il se se produiraient en surface deux réactions chimiques concurrentes, mais dont la « graphénisation » serait la plus forte : il se forme sur l’iridium une seule couche d’atomes de carbone. Les chercheurs du HZB ont ensuite analysé ces couches de graphène et les états de spin de la couche métallique supérieure en utilisant des méthodes analytiques sophistiquées dans l’anneau de stockage d’électrons BESSY II. A l’aide de cet instrument, les chercheurs développent une méthode de détection et caractérisation de spin unique, et progressent ainsi dans la physique des particules. La spintronique porte notamment de grandes promesses en termes de performance dans la codification et la mémorisation de l’information.

 

Pour en savoir plus, contacts :

– « Découvertes sur les propriétés de liaison entre le graphène et l’iridium », BE Allemagne 536 – 25/08/2011 – http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/67487.htm
– « Production de graphène de haute qualité par un chercheur de l’Université de Duisbourg- Essen (UDE) », BE Allemagne 524 – 04/05/2011 – http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/66643.htm

 

Sources :

« Graphen konserviert – Fortschritt für die Spintronik », dépêche idw, communiqué de presse du Helmholtz Zentrum de Berlin – 10/02/2012 – http://idw-online.de/pages/en/news463044

 

Rédacteurs :

Charles Collet, charles.collet@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr