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Micromagnétometrie à sonde Hall – DREP

Résumé de soumission

La découverte de nouvelles classes de matériaux comme les supraconducteurs à haute température critique, le développement de nouveaux dispositifs de stockage magnétique de l'information à des échelles toujours plus petites ou la fabrication de « nano-objets » ont ouvert la voie à de nouveaux défis expérimentaux : comment modifier ou mesurer les propriétés magnétiques de ces objets. De nombreuses percées ont alors été réalisés à partir de dispositifs non commerciaux, souvent basés sur les sondes de Hall. La découverte de l'effet tunnel macroscopique ou la mise en évidence de la fusion du réseau de vortex en sont des exemples caractéristiques. L'expertise acquise par le partenaire 1 lors de l'étude de la supraconductivité lui a permis d'imaginer de nouvelles applications et d'en identifier les limites actuelles. Ce projet à deux objectifs : - améliorer la performance des capteurs à effet Hall et la fabrication de nouveaux dispositifs complexes. - l'étude de nouveaux matériaux essentiellement à l'échelle nanoscopique. Les compétences du partenaire 3 dans le domaine des dispositifs à base de semiconducteurs sont parfaitement complémentaires à celles des partenaires 1 et 2 dans les mesures magnétiques inovantes. Les interactions entre les différentes partenaires se sont déjà concrétisés par de nombreuses publications communes. Le partenaire 3 a également développé d'étroites collaborations technologiques de pointe dans le domaine des semiconducteurs III-V. La réalisation de substrats MBE pseudomorphiques de AlGaAs/InGaAs/GaAs (similaire à pHEMT) reposent sur des étapes qui sont la propriété industrielle de picoGiga International pour le compte d'Itron. Ces étapes ne sont pas classiques dans l'élaboration de produits pHEMT pour des applications RF et il est alors possible de fabriquer des QWHS d'une stabilité inégalée. L'avantage majeur des sondes à effet Hall est que le signal est indépendant de la surface active du capteur. Dans le cadre de la technologie basée sur les gaz d'électrons bidimensionnels confinés dans des hétérostructures de GaAlAs la sensibilité d'un capteur d'une taille typique de 10*10µm2 est de l'ordre de 0.01h/2e (h/2e étant le quantum de flux égal à 2,07.10-15Wb). Il est encore possible de réduire la taille des capteurs et un des buts de ce projets est de réaliser des sondes de 0,5*0,5µm2 sans dégradation de leurs propriétés. V. Mosser (partenaire 3) a montré qu'il était possible de réduire le bruit et d'éliminer les offsets résistifs. La réalisation de dispositifs complexes basés sur ce principe est le second objectif de ce projet. En effet, la réalisation de capteurs permettant d'accéder à une valeur absolue du champ est un enjeu majeur pour la majorité des utilisations.L'insertion de capteurs de Hall dans des dispositifs de balayage est autre objectif de la partie technique de ce projet. Nous comptons pour cela développer des capteurs spécifiques incluant une pointe STM. Le second objectif est l'exploration de nouveaux domaines d'application de magnétomètres à sonde de Hall. Une nouvelle technique de fabrication de nano-objets par électrodéposition a récemment été mise au point au LSI (École Polytechnique). De nombreux échantillons submicroniques ont été obtenus de façon reproductible. Jusqu'à présent, la seule technique permettant d'étudier les propriétés magnétiques de ces objets était le magnétotransport et le dépôt aléatoire d'un ensemble de ces nano-objets sur des microSQUID. Nous souhaitons étudier des propriétés magnétiques d'objets individuels aussi bien que celles d'un ensemble bien défini de ces objets en mesurant directement leur aimantation à l'aide de microcapteurs à sondes de Hall. Cette technique paraît prometteuse lorsqu'il s'agit de caractériser le retournement de l'aimantation de nanoparticules magnétiques, effet qui permet d'augmenter la densité du stockage de l'information. Parmi les autres applications, on peut citer la fabrication de jonctions entre deux fils supraconducteurs nanoscopiques séparés par une interface métallique ou des particules magnétiques. Ces sondes peuvent également être utilisées pour la caractérisation de nouveaux matériaux. Par exemple la découverte d'une supraconductivité multigap dans MgB2 a ouvert la voie à une nouvelle classe de matériaux basés sur le dopage des liaisons covalentes. Parmi ces matériaux, le diamant dopé au bore est particulièrement intéressant puisque la supraconductivité y apparaît au voisinage d'une transition métal isolant. Néanmoins des cristaux de bonne qualité ne peuvent être obtenus qu'à des échelles microniques et la magnétométrie à microsondes de Hall est une technique particulièrement bien adaptée à l'étude de ces nouveaux matériaux.

Coordination du projet

Télesphore SIME-NGANDO (Organisme de recherche)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 370 000 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

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