Germanium : bientôt des transistors de spin !

Un pas important vers la réalisation d’un transistor reposant sur le « couplage spin-orbite » a été franchi par une équipe d’INAC, en collaboration avec le CNRS de Palaiseau et le centre de recherche allemand de Jülich.

Le couplage spin-orbite est un effet relativiste reliant le spin d’un électron à son mouvement. Des mémoires MRAM (Magnetoresistive RAM) d’un nouveau genre, susceptibles de dépasser les limitations actuelles de ces composants, pourraient utiliser ce phénomène pour découpler les chemins suivis par le courant lors des phases d’écriture et de lecture des données. Malheureusement, cet effet de couplage, qui permet de manipuler le spin, est quasiment absent dans le silicium et le germanium… À moins de recouvrir ces matériaux d’une couche métallique afin de provoquer l’apparition d’un couplage spin-orbite appelé « effet Rashba ».

Une technique d’épitaxie par jets moléculaires à basse température, mise en œuvre à INAC, a justement permis d’obtenir des interfaces entre le fer et le germanium très propres, sans défaut, et dans lesquelles se développe un fort effet Rashba. Lorsqu’un courant de spin y est injecté, ce dernier génère une tension électrique à l’interface entre les deux matériaux, et est converti en courant classique de charges électriques. Selon le principe de réciprocité qui s’applique en physique, le processus inverse est également possible : la génération, la détection et la manipulation d’un courant de spin sont donc a priori réalisables en technologie CMOS actuelle.

Contact : matthieu.jamet@cea.fr

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