Nouveaux gaz bidimensonnels d’électrons et de trous à base d’oxydes pour la spin-orbitronique – NOBLESSE

La découverte d'un gaz d'électrons bidimensionnel (2DEG) à l'interface SrTiO3/LaAlO3 en 2004 a créé un terrain fertile pour développer des concepts de dispositifs innovants en électronique et en physique quantique. Plus récemment, le couplage spin-orbite (SOC) de Rashba lié à leur caractère non-centrosymétrique a été exploité en spin-orbitronique. Cependant, les propriétés souhaitables pour utiliser ces effets (grande longueur de diffusion de spin, interconversion spin-charge efficace) ne sont présentes dans les gaz 2D de SrTiO3 qu'à basse température. De plus, l'utilisation des fonctionnalités SOC dans les architectures logiques à complément de charge nécessite également des gaz 2D de trous (2DHG), qui ont été très peu étudiés. Ici, nous proposons d'explorer deux nouveaux types d'interfaces d'oxyde afin de résoudre ces problèmes : (i) des 2DEGs à base de BaSnO3 qui ont des mobilités à température ambiante >10 fois plus grandes que les 2DEGs à base de SrTiO3 et (ii) des gaz 2D de trous à base de SrTiO3 et KTaO3. Leurs textures de spin et de moment orbital et leurs propriétés de transport seront prédites à partir de modèles liaisons fortes et de calculs de Boltzmann. Les échantillons seront élaborés par épitaxie à jets moléculaires. La densité et la mobilité des porteurs seront déterminés par magnétotransport. Les coefficients Rashba seront quantifiés expérimentalement et comparés à la théorie. Nous développerons des dispositifs à trois terminaux pour moduler la densité des porteurs et rechercher systématiquement des états fondamentaux supraconducteurs. Nous fabriquerons des dispositifs de transport de spin pour quantifier l'efficacité de l'interconversion spin-charge. Nous combinerons également les fonctionnalités de transport de spin basées sur les trous et les électrons dans un même dispositif et réaliserons finalement un dispositif logique à trois terminaux utilisant les degré de liberté de spin et de charge dans des gaz 2D basés sur des électrons et des trous.