Laboratoire de Physique et Chimie des Nano-objets

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Accueil du site > LPCNO > Archives > Actualités 2010 > Filtre à spin fonctionnant à température ambiante basé sur le contrôle des défauts dans un semi-conducteur.

Filtre à spin fonctionnant à température ambiante basé sur le contrôle des défauts dans un semi-conducteur.

X. J. Wang et al., Nature Materials 8, 198 (2009)

Filtre à spin fonctionnant à température ambiante basé sur le contrôle des défauts dans un semi-conducteur


Collaboration : Groupe Optoélectronique Quantique LPCNO, Université de Linköping (Suède) et LPN Marcoussis (France).


Générer, manipuler et détecter la polarisation et la cohérence de spin des électrons à température ambiante est au coeur de l’électronique de spin du futur et du traitement de l’information quantique basée sur le spin. Le filtrage de spin a déjà été démontré en utilisant des métaux ferromagnétiques, des semiconducteurs magnétiques dilués, des nanotubes de carbones, des multiférroïques etc... Cependant, cet effet de filtrage était jusque là d’une efficacité limitée et nécessitait des basses températures ou l’utilisation d’un champ magnétique externe. Ici, nous prouvons de manière expérimentale que les défauts électroniques (centres paramagnétiques) polarisés en spin induits par les atomes de Ga placés en intersticiel dans la matrice de GaAsN peuvent dépleter de manière efficace les électrons de conduction dont les spins possèdent une orientation opposée à celle des électrons localisés sur le centres et peuvent donc transformer le semiconducteur non magnétique en un filtre à spin efficace opérant à température ambiante et sous champ magnétique nul. Ce travail montre le potentiel de l’utilisation contrôlée de ces défauts comme une importante alternative pour générer, amplifier et détecter des électrons polarisés en spin à température ambiante et sans champ magnétique externe.

Principe du filtre à spin à température ambiante et sans champ magnétique (B=0). Une illustration schématique de l’effet de filtrage de spin des électrons de conduction grace aux défauts polarisés en spin dans un semiconducteur non-magnétique, par exemple induit par le positionnement des atomes de Ga en intersticiel dans GaAsN.

- En Haut : évolution temporelle du spectre de la photoluminescence bande à bande (en détectant l’intensité totale de la photoluminescence) après une excitation laser pulsée polarisée respectivement sX et s+. Les spectres de photoluminescence intégrés en temps sont montrés dans l’insert sous excitation sX (courbe noire) et s+ (courbe rouge).
- En bas : Déclins de l’intensité totale de la photoluminescence sous excitation sX et s+ et, normalisée au pic d’intensité pour faciliter la comparaison. T=300K et B=0.