Laboratoire de Physique et Chimie des Nano-objets

Institut National des Sciences Appliquées
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Transport électronique et magnétorésistance

Notre objectif général dans cette thématique est l’étude des propriétés de transport et magnétotransport d’objets issus de synthèse chimique, afin d’évaluer leurs potentialités pour la spintronique.

En 2009, nous avons installé au laboratoire un bâti de dépôt de couche mince couplé à une boite à gant. Nous avons mis en place dans ce bâti le matériel et les protocoles nécessaires à l’intégration de nano-objets sensibles à l’air dans des dispositifs électroniques. Nous avons réussi à intégrer des nano-objets au sein d’électrodes par deux approches complémentaires : i) par dip-coating sur des substrats (voir Fig. 1(a)), ou ii) par diélectrophorèse entre des électrodes (voir Fig. 1(c)). La possibilité d’effectuer des mesures de transport basiques à l’intérieur de la boite à gants et des observations par microscope optique permettent de s‘assurer de la qualité des dépôts. Nous avons par ailleurs élaboré différents types d’électrodes sur la plateforme RTB du LAAS : des peignes interdigités, des électrodes avec gap, etc…


Fig. 1 : (a) Monocouches de nanoparticules de Co élaborées par dip-coating. (b) Magnétorésistance tunnel mesurée sur les nanoparticules de fer. (c) Nanofils de composés à transition de spin piégés entre des électrodes par diélectrophorèse. (d) Mesure de transport sur les dispositifs précédents.


Ces méthodes d’intégration ont été utilisées pour élaborer différents types d’échantillons à base de nano-objets magnétiques, qui ont par la suite été mesurés en transport et/ou magnétotransport. On peut noter trois récents résultats d’intérêt :

- L’observation de magnétorésistance tunnel sur des assemblées de nanoparticules de fer, persistant jusqu’à température ambiante. Ce résultat n’a pu être obtenu qu’après une importante optimisation de la synthèse des nano-objets et de leurs ligands de surface, et à nécessité un gros travail d’analyse magnétique (Mössbauer, SQUID) et de mesures de transport de la part de l’équipe (voir Fig. 1(c))

- Le contrôle du couplage électronique entre des nanoparticules de Co en jouant sur la longueur de leurs ligands. Le transport dans ces assemblées a été analysé quantitativement par la théorie du cotunneling inélastique.

- Plus récemment, en collaboration avec l’équipe d’A. Bousseksou (LCC Toulouse), nous avons réussi à adresser électriquement des nano-objets de complexe à transition de spin. Ainsi, nous avons pu mettre en évidence la transition de spin via une modification de la résistance, pour un composé transitant à des températures légèrement au dessus de l’ambiante (voir Fig. 1(d)).

Ces résultats démontrent l’intérêt et la potentialité de ces nano-objets pour l’électronique de spin.