Transport polarisé en spin dans les jonctions tunnel magnétiques (Le rôle des interfaces métal/oxyde dans le processus tunnel)

Le domaine de recherche du transport polarisé en spin dans les jonctions tunnel de type métal ferromagnétique/isolant/métal ferromagnétique (FM/I/FM) s'est vu porter un nouvel intérêt dans les sept dernières années qui se sont écoulées depuis sa mise en évidence à température ambiante. Ces structures hybrides métal/isolant suscitent actuellement de réelles perspectives d'application dans le domaine des capteurs magnétoresistifs ou des mémoires vives magnétiques non volatiles. Dans une jonction, les électrons polarisés en spin par les électrodes magnétiques, traversent la fine couche d'isolant (barrière tunnel) par effet tunnel. La résistance d'une jonction magnétique, varie avec l'orientation relative de l'aimantation de deux électrodes, que l'on contrôle à l'aide d'un champ magnétique (effet de magnétorésistance). Ce travail de thèse nous a permis de clarifier certains aspects de la physique du transport tunnel dépendant du spin dans les jonctions de type: FM-Al2O3-FM. D'une part, nous nous sommes attachés à étudier le comportement magnétique des électrodes métalliques de ces jonctions et en particulier le système antiferromagnétique artificiel (AAF) constituant l'électrode magnétique dure. D'autre part, nous avons examiné le rôle des interfaces dans le processus tunnel, et plus particulièrement celui des interfaces entre les métaux ferromagnétiques et l'Al2O3. Nous avons démontré, à l'aide de cartographies nanométriques du courant tunnel, comment le désordre chimique à ces interfaces peut influencer l'homogénéité spatiale du courant et la valeur de la magnétorésistance. En parallèle, les études comparatives de magnétotransport à basse température ont montré le lien entre le désordre chimique et les mécanismes de transport inélastique s'ajoutant au processus tunnel élastique. Ces mécanismes correspondent aux interactions des électrons avec les magnons dans les électrodes ferromagnétiques ainsi qu'avec les phonons des électrodes et de la barrière tunnel.The research domain of spin dependent transport in ferromagnetic metal / insulator / ferromagnetic metal (FM/I/FM) junctions has gained a novel interest in the last seven years since its discovery at room temperature. These hybrid metal/insulator structures have potential applications in the domain of magnetic sensors and non-volatile memories. In a tunnel junction the electrons are polarised in the magnetic electrodes and traverse the thin insulator layer (tunnel barrier) by tunnel effect. The resistance of the magnetic tunnel junction varies with the relative orientation of the magnetisation of the two electrodes, which is controlled by the application of a magnetic field (magnetoresistance effect). This work of thesis has permitted us to clarify certain aspects in the physics of spin dependent tunnelling in FM-Al2O3-FM junctions. On one hand, we have studied the magnetic properties of the metallic electrodes of the junctions, especially the artificial antiferromagnet (AAF) which constitutes the magnetically hard electrode. On the other hand, we have examined the role of the interfaces in the tunnel transport, and particularly of those between the ferromagnetic metals and the aluminium oxide. We have demonstrated by nanometric cartography of the tunnel current, how that the chemical disorder in these interfaces influences the spatial homogeneity of the current traversing the barrier and the value of the magnetoresistance. In parallel, comparative studies of magnetotransport at low temperature have shown the connection between the chemical disorder and inelastic transport mechanisms, adding to the elastic tunnel process. These mechanisms correspond to the interaction of the electrons with magnons in the ferromagnetic electrodes, as well as with phonons in the electrodes and the tunnel barrier.STRASBOURG-Sc. et Techniques (674822102) / SudocSudocFranceF