Topological spin-orbitronique – TOPTRONIC

Les conversions entre les courants de spin et de charge par effets Spin-Orbit commencent à être utilisées dans des dispositifs spintroniques tels que les Spin-Orbit Magnetic Memories (SOT-MRAMs) qui exploitent l'effet Spin Hall des métaux lourds comme Pt. Je propose d’explorer de nouveaux paradigmes dans ce domaine en utilisant la conversion de courant spin-charge par verrouillage spin-moment aux états interfaces de nouveaux isolants topologiques (TIs) comme alpha-Sn et demi-Heusler, intégrés aux matériaux magnétiques non-classiques comme les alliages d’Heusler. Cet objectif est fortement lié à la problématique d'utiliser les conversions de courant de spin-charge dans différents types de dispositifs, y compris les générateurs d'énergie pour la transformation du flux thermique en énergie électrique grâce à de nouveaux effets spin-thermiques où un gradient de température génère un courant de spin. Les TIs tridimensionnelles sont des isolants dans le massif mais conservent des états topologiques métalliques à leurs surfaces. Cela conduit à une prédiction de haute efficacité pour la conversion du courant de charge par le phénomène appelé effet Edelstein (EE), et son inverse, l'EE inverse (IEE). En associant la croissance des matériaux, la spectroscopie de surface et les études de spin-orbitronique, j'ai l'intention de montrer que l'exploitation de l'EE (IEE) dans ces nouvelles nanostructures est un moyen très prometteur pour la récupération d'énergie et les applications de mémoires magnétiques. Au-delà des aspects technologiques, des questions fondamentales se posent également comme: quelle est l'interaction entre un film polarisé 100% en spin et un film TI ? J'étudierai le rôle des différents paramètres qui régissent la physique de ces systèmes et les différentes échelles de temps impliquées dans l'objectif d'adapter des dispositifs à haute efficacité. La réalisation de l'un ou l'autre de ces objectifs représentera une percée majeure en matière de spin-orbitronique topologique et de spin-caloritronique topologique.