Hétérostructures pour explorer la spintronique altermagnétique et supraconductrice – HEXAS

L'altermagnétisme décrit une classe de symétrie d'aimants compensés pour laquelle le groupe de symétrie de spin auquel ils appartiennent autorise des polarisations de spin alternées à la fois dans l'espace réel du cristal et dans l'espace réciproque de la structure électronique non relativiste. Les composés altermagnétiques combinent les avantages des matériaux ferromagnétiques, tels que la magnétorésistance et les effets de couple de transfert de spin, et les avantages des matériaux antiferromagnétiques, tels que l'aimantation nette nulle et la dynamique THz. Ces propriétés étaient jusqu’alors considérées comme incompatibles. De plus, les matériaux altermagnétiques présentent des avantages uniques relativement à l'une ou l'autre des deux phases magnétiques traditionnelles susmentionnées : par exemple, l'effet non conventionnel de séparateur de spin et la capacité de favoriser la supraconductivité triplet polarisée en spin.
Le développement effectif d'une nouvelle voie dans la spintronique, utilisant l'altermagnétisme, exige maintenant une démonstration plus directe et une compréhension détaillée d'un plus grand nombre d'effets fondamentaux de la physique de spin, et dans un plus grand nombre de matériaux. Jusqu'à présent, quatre composés altermagnétiques ont été démontrés expérimentalement : RuO2, MnTe, Mn5Si3 et CrSb. Non seulement le choix du matériau altermagnétique est important, mais le choix des autres matériaux et l'optimisation des interfaces qui composent les hétérostructures sont essentiels pour tirer parti de la polarisation en spin des altermagnétiques.
Ce projet démontrera la physique de spin fondamentale associée à la capacité des matériaux altermagnétiques à présenter conjointement une aimantation nette nulle et une polarisation en spin. L'observation expérimentale des effets de magnétorésistance tunnel et de couple de transfert de spin, ainsi que de la supraconductivité triplet polarisée en spin, et leurs modélisations théoriques dans des hétérostructures réelles seront au centre des préoccupations. Nous utiliserons des matériaux à base de Mn tels que Mn5Si3 et MnTe comme matériaux modèles, intégrés dans des hétérostructures ad hoc. Le principal avantage de notre consortium réside dans le fait que nous sommes les seuls à ce jour à avoir maîtrisé la croissance du Mn5Si3 altermagnétique, puis à avoir démontré et manipulé son caractère altermagnétique. L'exploitation de cette avancée est un élément clé de la présente proposition, car elle nous permet maintenant d'explorer de façon plus poussée la polarisation de spin pour la spintronique altermagnétique, à l'aide d'hétérostructures ad hoc.
Le partenariat entre deux laboratoires allemands (IFW et JGU) et deux laboratoires français (SPINTEC et CINaM) apporte une combinaison unique de savoir-faire et de capacités expérimentales pour étudier des échantillons spécifiques avec différentes approches - dépôt de couches minces de haute qualité, nanofabrication, supraconductivité, magnéto-transport basé sur la magnétorésistance tunnel et la manipulation par couple de transfert de spin, et différentes méthodologies de modélisation théorique spécifiques aux matériaux visés.