Probing inorganic and organic paths through spin-driven transport
Sondage des nano-trajets inorganique et organique par du transport résolu en spin
Résumé
Spintronics proved to be a high performer in the field of nanotechnologies through its significant input into information-storage technologies. This Ph.D. thesis aims to clarify the modern spintronic achievements and to expand beyond the current state of the art by unveiling novel applications in spintronics such as power generation or molecular spintronics. First, though multifunctional experimental studies we revealed the presence of oxygen vacancies in commonplace MgO-based magnetic tunnel junctions, further we characterized their energetic footprint in the band-gap of MgO through spin-driven transport. Additionally, we demonstrated the modification of spintronic properties in magnetic tunnel junctions through the optical addressing of nano-spintronic paths formed by oxygen vacancies. Secondly, we’ve confirmed the previous pioneering reports on phthalocyanine-based organic spintronics and further developed the concepts of their very promising operation. Thirdly, we introduced the analytical model of a spin-engine capable of harvesting thermal fluctuations on degenerate spin-split energy states and converting it into useful electrical power. further, this conceptual spin-engine was experimentally reproduced within a simple MgO-C based magnetic tunnel junctions at room-temperature.
La spintronique s’est avérée très performante dans le domaine des nanotechnologies grâce à sa contribution importante aux technologies de stockage d’informations. Ce doctorat de thèse a eu pour objectif de clarifier les réalisations spintroniques modernes et d’étendre au-delà de l’état actuel de la technique en dévoilant de nouvelles applications en spintronique telles que la production d’énergie ou la spintronique moléculaire. Premièrement, à travers des études expérimentales on ait révélé la présence de lacunes en oxygène dans les jonctions tunnel magnétiques ordinaires à base de MgO, nous avons ensuite caractérisé leur empreinte énergétique dans la bande interdite du MgO par le biais du transport de spin. De plus, nous avons démontré la modification des propriétés de spintronique dans ces jonctions tunnel magnétiques grâce à l'adressage optique de chemins nano-spintroniques formés par des lacunes d’oxygène. Deuxièmement, nous avons confirmé les rapports pionniers précédents sur la spintronique organique à base des phtalocyanines et développé les concepts de leur opération très prometteuse. Troisièmement, nous avons présenté le modèle analytique d’un moteur à spin capable de récolter les fluctuations thermiques sur des états d’énergie dégénérés en spin et de le convertir en énergie électrique utile. De plus, ce moteur de spin conceptuel a été reproduit expérimentalement dans une simple jonction tunnel magnétique à base de MgO-C à température ambiante.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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