La spintronique et ses applications informatiques

Résumé du document

La spintronique est une nouvelle discipline à la frontière entre magnétisme et électronique qui cherche à tirer parti du spin des électrons comme d'un nouveau degré de liberté. Les électrons, charges électriques en mouvement de rotation sur eux-mêmes possèdent un moment magnétique appelé spin. Dans les métaux usuels, cette caractéristique des électrons ne joue aucun rôle. En revanche dans les matériaux magnétiques, le spin des électrons peut servir de facteur discriminant (permet de les différencier).
Les applications sont attendues dans les domaines des mémoires magnétiques et le stockage des données à ultra haute densité.
La magnétorésistance géante qui est aujourd'hui communément utilisée dans les disques durs d'ordinateurs performants.
Avec les mémoires vives magnétiques (MRAM), dont l'introduction sur le marché est imminente grâce à des innovations récentes, la spintronique pourrait bien être la prochaine révolution de la microélectronique.

Extraits

[...] L'intensité de la GMR est déterminée par l'amplitude de la résistance, qui dépend elle-même de la différence entre la facilité de propagation des électrons d'un certain spin par rapport aux autres. Cette différence appelée asymétrie est liée à la structure électronique des couches ferromagnétiques. Dans un métal ferromagnétique, cette asymétrie est due à la structure électronique intrinsèque du métal. Ces propriétés peuvent être optimisées en dopant le métal avec des impuretés dont le coefficient de transmission des électrons est très différent pour les électrons de spin contraire. [...]

[...] Reproduction des résultats d'Albert Fert Variation de la résistivité en fonction du champ magnétique appliqué pour différentes combinaisons de multicouches (Fe/Cr). R : résistivité lorsque le champ est appliqué. : résistivité lors de l'absence de champ magnétique. On note une différence de résistivité de 80% pour le meilleur des cas Avantages et inconvénients Effet Tunnel : Ces capteurs présentent de nombreux avantages. Ils sont intéressants en terme de coût et offrent une large gamme de mesure, puisqu'il n'y a pas de saturation possible (qui serait causée par un champ électrique trop intense). [...]

[...] En revanche dans les matériaux magnétiques, le spin des électrons peut servir de facteur discriminant (permet de les différencier). Les applications sont attendues dans les domaines des mémoires magnétiques et le stockage des données à ultra haute densité. La magnétorésistance géante qui est aujourd'hui communément utilisée dans les disques durs d'ordinateurs performants. Avec les mémoires vives magnétiques (MRAM), dont l'introduction sur le marché est imminente grâce à des innovations récentes, la spintronique pourrait bien être la prochaine révolution de la microélectronique. Problématiques : Qu'est-ce que la spintronique ? Comment optimiser les mémoires informatiques en utilisant la spintronique ? [...]

[...] L'électron est donc le plus petit aimant connu de la nature. II) Fondement de la Spintronique Généralités Dans les métaux usuels, (cuivre, aluminium, le moment de spin ne joue aucun rôle. En revanche, dans les matériaux magnétiques, le spin des électrons peut être utilisé comme facteur discriminant des porteurs électriques. Les électrons ont une charge et un spin mais, pendant longtemps, charge et spin on été utilisés séparément. L'électronique classique ignore le spin et déplace les électrons en agissant seulement sur leur charge. [...]

[...] En termes de coûts, les capteurs GMR sont plus avantageux que les capteurs AMR. En ce qui concerne les capteurs à effet Hall, qui sont peu coûteux, ils ne seront jamais totalement remplacés, notamment lorsque les caractéristiques plus avantageuses des capteurs GMR seront superflues. Principales caractéristiques des trois types de capteurs Utilités des différents capteurs IV) Applications Disques durs à haute densité Evolution des densités surfaciques (de l'AMR à la GMR) Comme le montre le schéma ci-dessus, la densité de stockage par unité de surface ne cesse de croître. [...]