L’électronique de spin ou spintronique vise à générer, transporter et manipuler une information basée sur le spin de l’électron plutôt que sa charge. Le recours au couplage spin orbite plutôt qu’à l’interaction d’échange a permis d’ouvrir la spintronique à d’autres classes de matériaux que celle des métaux ferromagnétiques. En effet, le couplage spin orbite offre une alternative efficace pour générer, manipuler et détecter des courants de spin, notamment dans des matériaux non magnétiques, comme les matériaux semi-conducteurs, les isolants électriques ou bien les isolants topologiques. Dans ce contexte, les matériaux chalcogénures , où le couplage spin orbite est naturellement fort, sont des candidats très intéressants pour développer une spintronique nouvelle et qui n’ait pas forcement recours aux matériaux ferromagnétiques. Le couplage spin orbite permet d’interconvertir des courants de charge en courant de spin et vice versa. Deux types d’effets sont possibles, l’effet Hall de spin (obtenu généralement dans le volume des matériaux), et l’effet Rashba Edelstein (obtenu généralement aux surfaces et/ou interfaces). Ces deux effets ont la particularité de générer un courant de spin ou une accumulation de spin transversalement à un courant de charge, ce qui est radicalement nouveau. Un premier avantage de leur utilisation est lié à la grande efficacité des couples dits spin orbite pour la manipulation de l’état magnétique qui en découle, conjointement avec l’interaction chirale que génère le couplage spin orbite sur la configuration magnétique. Un deuxième avantage est lié à la possibilité de lire de manière non résistive un état magnétique, comme cela a été proposé récemment par INTEL pour des architectures post-CMOS à ultra-basse consommation d’énergie. Dans ce contexte, les matériaux chalcogénures sont donc des matériaux prometteurs pour le développement de dispositifs spintroniques innovants. Les principaux objectifs à venir pour leur intégration sont de mesurer leurs propriétés pour l’interconversion courant de charge/courant de spin, afin de sélectionner les meilleurs candidats, puis de les intégrer à des dispositifs à couple de transfert de spin ou à des dispositifs basés sur une lecture spin-orbite.
image : © S. Beaulieu/CELIA