Graphene as tunnel barrier : charge and spin injection properties

Le graphène comme barrière tunnel : propriétés d'injection de charges et de spin

Florian Godel (1)

1 IPCMS - Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg

My PhD thesis deals with the fabrication and the electric and magnetic characterizations of magnetic tunnel junctions based on graphene. The interaction of graphene with its close environment opens new possibilities for spintronics applications. The manuscript is focused on the improvement of the understanding of mechanisms involved in the injection and detection of a polarized spin current at the graphene/ferromagnetic interfaces. We show that it is possible to grow epitaxially MgO tunnel barrier on graphene. We study the spin transport mechanisms in vertical junctions of Co/MgO/Gr/Ni. The interaction of graphene with nickel electrode is probed through tunnel magnetoresistance inversions which can be explained by the activation of phonon assisted conduction channel. We also measure in vertical and lateral devices based on alumina barrier on graphene, reproducible Coulomb blockade processes linked to the presence of monodisperse aluminum clusters at the graphene edge.

Mes travaux de thèse portent sur la fabrication et la caractérisation électrique et magnétique de jonctions tunnel à base de graphène. C’est autour de l’idée d’apporter une meilleur compréhension des mécanismes d’injection et de détection d’un courant de charge et de spin aux interfaces graphène/ferromagnétique que s’articule ce manuscrit. Après avoir démontré qu’il est possible de faire croître de manière épitaxiée une barrière tunnel de MgO sur graphène, nous avons étudié les mécanismes de transport dépendant en spin dans des jonctions verticales de Co/MgO/Gr/Ni. Nous avons mis en évidence l’interaction du graphène avec l’électrode de nickel à travers les inversions de signe de la magnétorésistance. Celles-ci peuvent être expliquées à l’aide d’un modèle de canaux de conduction assistés par phonons. Enfin du blocage de Coulomb reproductible a été mesuré dans des amas d’aluminium potentiellement mono disperses et auto assemblés sur graphène.

Mots clés: Epitaxy; Coulomb blockade; TMR

Mots clés: Blocage de Coulomb; Magnétorésistance tunnel; Épitaxie; Graphène

Domaines: Physique [physics]

Florian Godel. Le graphène comme barrière tunnel : propriétés d'injection de charges et de spin. Physique [physics]. Université de Strasbourg, 2015. Français. ⟨NNT : 2015STRAE029⟩. ⟨tel-01275788⟩