La magnonique est une approche originale de l’électronique de spin qui se propose d’utiliser les ondes de spins (magnons) pour transporter et traiter l’information, en remplacement des transistors conventionnels.
La magnonique présente plusieurs avantages comme celui de fonctionner dans le Thz et d’être naturellement couplée à l’électronique de spin. Cependant, son développement technologique passe par la découverte de nouveaux matériaux. Les multiferroïques sont des matériaux très prometteurs dans ce domaine. En effet, ils possèdent simultanément un ordre ferroélectrique et un ordre magnétique qui dans certains cas interagissent. Une telle interaction offre l’opportunité de contrôler les spins via un champ électrique et la polarisation via un champ magnétique.
L’équipe SQUAP du Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques en collaboration avec le CEA Saclay (SPEC) et l’unité mixte de Physique CNRS/Thales a montré que dans le composé BiFeO3, un multiferroïque à température ambiante, la fréquence des ondes de spins (>600 GHz) peut être modifiée électriquement de plus de 30% de façon non volatile et sans dissipation de puissance. Les calculs théoriques à l’appui de ce travail indiquent que cet effet provient d’un couplage magnéto-électrique linéaire relatif au couplage spin-orbite induit par le champ électrique appliqué. De telles propriétés font de BiFeO3 un matériau très prometteur pour la génération d’ondes de spin, leur conversion et leur contrôle dans les futurs dispositifs magnoniques.
Figure :
Schéma de principe d’une couche multiferroïque contrôlée par un champ électrique et dont les ondes de spin sont sondées par spectrométrie Raman.
Contact :
Maximilien Cazayous.
maximilien.cazayous@univ-paris-diderot.fr
Référence :
Electric-field control of spin waves at room temperature in multiferroic BiFeO3.
P. Rovillain, R. de Sousa, Y. Gallais, A. Sacuto, M. A. Méasson, D. Colson, A. Forget, M. Bibes et A. Barthélémy, M. Cazayous
Nature Materials 9, 975 (2010)