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Dissertations / Theses on the topic 'Spin Injector'
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1
Van, Veenhuizen Marc Julien. "Investigation of the tunneling emitter bipolar transistor as spin-injector into silicon." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2010. http://hdl.handle.net/1721.1/63011.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Physics, 2010.Cataloged from PDF version of thesis.
Includes bibliographical references (p. 185-196).
In this thesis is discussed the tunneling emitter bipolar transistor as a possible spin-injector into silicon. The transistor has a metallic emitter which as a spin-injector will be a ferromagnet. Spin-polarized electrons from the ferromagnet tunnel directly into the conduction band of the base of the transistor and are subsequently swept into the collector. The tunneling emitter bipolar transistor as a spin-injector allows for large spin-polarized currents and naturally overcomes the conductivity mismatch and Schottky barrier formation. In this work, the various aspects of the transistor are analyzed. The transfer of spin-polarization across the base-collector junction is simulated. The oxide MgO is considered as a tunnel barrier for the transistor. Electron spin resonance is proposed as a measurement technique to probe the spin-polarization injected into the collector. The fabrication of the transistors is discussed and the importance of the tunnel barrier for the device operation is fully analyzed. The observation of negative differential transconductance in the transistor is explained. A number of side- or unrelated studies are presented as well. A study on scattered and secondary electrons in e-beam evaporation is described. Spin-orbit coupling induced spin-interference of ring-structures is proposed as a spin-detector. A new measurement technique to probe bias dependent magnetic noise in magnetic tunnel junctions is proposed. Also, an IV fitting program that can extract the relative importance of the tunnel and Schottky barrier is discussed and employed to fit the base-emitter IV characteristics of the transistor. The development of several fabrication and experimental tools is described as well.
by Marc Julien van Veenhuizen.
Ph.D.
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Gao, Xue. "Injection de spin dans les semiconducteurs et les matériaux organiques." Thesis, Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0059/document.
Full textAbstract:
La spintronique utilisant des matériaux semi-conducteurs est un sujet de recherche très actif. Elle permet de combiner le potentiel des semi-conducteurs avec le potentiel des matériaux magnétiques. Le GaN pourrait être un bon candidat pour des applications en spintronique car le temps de relaxation de spin est très long. La spintronique organique est également un domaine de recherche en plein essor en raison de la longue durée de vie de spin des porteurs de charge ainsi que de leur coût relativement bas, de leur flexibilité et de leur diversité chimique. Dans un premier temps, nous montrerons que la polarisation circulaire de la lumière émise par une LED contenant une couche unique de points quantiques InAs / GaAs (QD) InAs / GaAs dopés p peut atteindre environ 18% sans champ magnétique extérieur. Une corrélation claire est établie entre le degré de polarisation de la lumière émise et l’aimantation perpendiculaire de l’injecteur. La polarisation atteint un maximum pour une polarisation appliquée de 2.5 V à 10 K, ce qui correspond à un courant injecté de 6 µA. En outre, nous observons un comportement remarquable de la polarisation pour un température comprise entre 60K et 80K. L’évolution de la polarisation en fonction de la température est discutée à la lumière de la compétition entre le temps de vie de recombinaison radiative τr et le temps de relaxation de spin τs. De plus, nous avons développé un injecteur de spin présentant une anisotropie magnétique perpendiculaire sur GaN. Nous avons d’abord optimisé la croissance de MgO pour différentes températures du substrat. Nous avons ensuite étudié la croissance de Fe puis de Co sur MgO/GaN. L’injecteur de spin Co(0001)/MgO(111) a été retenu car celui-ci permet d’obtenir un anisotropie magnétique perpendiculaire. De plus, les calculs ab initio ont également montré que l’interface Co/MgO(111) présente une grande anisotropie magnétique. Finalement, nous étudions les MFTJ basés sur une barrière de PVDF organique dopée avec des nano-particules de Fe3O4. Nous avons fabriqué avec succès une multicouche de La0.6Sr0.4MnO3/PVDF:Fe3O4/Co, dans laquelle la barrière organique en poly (fluorure de vinylidène) (PVDF) a été dopée avec des nanoparticules ferromagnétiques de Fe3O4. En modifiant la polarisation du PVDF, l’effet tunnel dans la jonction multiferroïque peut être commuté via la partie LSMO/PVDF/Co (polarisation positive) ou via la partie Fe3O4/PVDF/Co (polarisation négative). Cela correspond à une inversion de la magnétorésistance à effet tunnel (TMR) de + 10% à -50%, respectivement. Notre étude montre que les jonctions tunnel multiferroïques organiques dopées avec des particules magnétiques pourraient créer de nouvelles fonctionnalités en jouant sur l’interaction du magnétisme des nanoparticules avec la ferroélectricité de la barrière organiqueSpintronics with semiconductors is very attractive as it can combine the potential of semiconductors with the potential of the magnetic materials. GaN has a long spin relaxation time, which could be of potential interest for spintronics applications. Organic spintronics is also very appealing because of the long spin lifetime of charge carriers in addition to their relatively low cost, flexibility, and chemical diversity. In this thesis, we investigate spin injection in spin LEDs containing either InAs/GaAs quantum dots or InGaN/GaN quantum wells. Moreover, we further study spin polarized transport in organic multiferroic tunnel junctions (OMFTJs). Firstly, we will show that the circular polarization of the light emitted by a LED containing a single layer of p-doped InAs/GaAs quantum dots (QDs) can reach about 18% under zero applied magnetic field. A clear correlation is established between the polarization degree of the emitted light and the perpendicular magnetization of the injector layer. The polarization reaches a maximum for an applied bias of 2.5V at 10K, which corresponds to an injected current of 6 µA. Also, we report a remarkable behavior of the polarization in the temperature region 60-80K. The interpretation of the bias and temperature dependence of the polarization is discussed in light of the competition between radiative recombination time τr and the spin relaxation time τs. In addition, significant efforts have been devoted to developing a perpendicular spin injector on GaN based materials to achieve spin injection without applying a magnetic field. Firstly, the growth of MgO has been investigated at various growth temperatures. Then, we studied the growth of either Fe or Co on MgO/GaN. In contrast to Fe/MgO, the Co/MgO spin injector yields a clear perpendicular magnetic anisotropy. In addition, ab-initio calculations have been performed to understand the origin of the perpendicular magnetic anisotropy at the Co/MgO(111) interface. Finally, we investigate multiferroic tunnel junctions (MFTJs) based on organic PVDF barriers doped with Fe3O4 nano particles. The organic MFTJs have recently attracted much attention since they can combine advantages of spintronics, organic and ferroelectric electronics. We report on the successful fabrication of La0.6Sr0.4MnO3/PVDF:Fe3O4/Co OMFTJ, where the poly(vinylidene fluoride) (PVDF) organic barrier has been doped with ferromagnetic Fe3O4 nanoparticles. By changing the polarization of the ferroelectric PVDF, the tunneling process in OMFTJ can be switched either through the LSMO/PVDF/Co part (positive polarization) or through the Fe3O4/PVDF/Co part (negative polarization). This corresponds to a reversal of tunneling magnetoresistance (TMR) from +10% to -50%, respectively. Our study shows that the doping of OMFTJs with magnetic nanoparticles can create new functionalities of organic spintronic devices by the interplay of nanoparticle magnetism with the ferroelectricity of the organic barrier
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Gao, Xue. "Injection de spin dans les semiconducteurs et les matériaux organiques." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0059.
Full textAbstract:
La spintronique utilisant des matériaux semi-conducteurs est un sujet de recherche très actif. Elle permet de combiner le potentiel des semi-conducteurs avec le potentiel des matériaux magnétiques. Le GaN pourrait être un bon candidat pour des applications en spintronique car le temps de relaxation de spin est très long. La spintronique organique est également un domaine de recherche en plein essor en raison de la longue durée de vie de spin des porteurs de charge ainsi que de leur coût relativement bas, de leur flexibilité et de leur diversité chimique. Dans un premier temps, nous montrerons que la polarisation circulaire de la lumière émise par une LED contenant une couche unique de points quantiques InAs / GaAs (QD) InAs / GaAs dopés p peut atteindre environ 18% sans champ magnétique extérieur. Une corrélation claire est établie entre le degré de polarisation de la lumière émise et l’aimantation perpendiculaire de l’injecteur. La polarisation atteint un maximum pour une polarisation appliquée de 2.5 V à 10 K, ce qui correspond à un courant injecté de 6 µA. En outre, nous observons un comportement remarquable de la polarisation pour un température comprise entre 60K et 80K. L’évolution de la polarisation en fonction de la température est discutée à la lumière de la compétition entre le temps de vie de recombinaison radiative τr et le temps de relaxation de spin τs. De plus, nous avons développé un injecteur de spin présentant une anisotropie magnétique perpendiculaire sur GaN. Nous avons d’abord optimisé la croissance de MgO pour différentes températures du substrat. Nous avons ensuite étudié la croissance de Fe puis de Co sur MgO/GaN. L’injecteur de spin Co(0001)/MgO(111) a été retenu car celui-ci permet d’obtenir un anisotropie magnétique perpendiculaire. De plus, les calculs ab initio ont également montré que l’interface Co/MgO(111) présente une grande anisotropie magnétique. Finalement, nous étudions les MFTJ basés sur une barrière de PVDF organique dopée avec des nano-particules de Fe3O4. Nous avons fabriqué avec succès une multicouche de La0.6Sr0.4MnO3/PVDF:Fe3O4/Co, dans laquelle la barrière organique en poly (fluorure de vinylidène) (PVDF) a été dopée avec des nanoparticules ferromagnétiques de Fe3O4. En modifiant la polarisation du PVDF, l’effet tunnel dans la jonction multiferroïque peut être commuté via la partie LSMO/PVDF/Co (polarisation positive) ou via la partie Fe3O4/PVDF/Co (polarisation négative). Cela correspond à une inversion de la magnétorésistance à effet tunnel (TMR) de + 10% à -50%, respectivement. Notre étude montre que les jonctions tunnel multiferroïques organiques dopées avec des particules magnétiques pourraient créer de nouvelles fonctionnalités en jouant sur l’interaction du magnétisme des nanoparticules avec la ferroélectricité de la barrière organiqueSpintronics with semiconductors is very attractive as it can combine the potential of semiconductors with the potential of the magnetic materials. GaN has a long spin relaxation time, which could be of potential interest for spintronics applications. Organic spintronics is also very appealing because of the long spin lifetime of charge carriers in addition to their relatively low cost, flexibility, and chemical diversity. In this thesis, we investigate spin injection in spin LEDs containing either InAs/GaAs quantum dots or InGaN/GaN quantum wells. Moreover, we further study spin polarized transport in organic multiferroic tunnel junctions (OMFTJs). Firstly, we will show that the circular polarization of the light emitted by a LED containing a single layer of p-doped InAs/GaAs quantum dots (QDs) can reach about 18% under zero applied magnetic field. A clear correlation is established between the polarization degree of the emitted light and the perpendicular magnetization of the injector layer. The polarization reaches a maximum for an applied bias of 2.5V at 10K, which corresponds to an injected current of 6 µA. Also, we report a remarkable behavior of the polarization in the temperature region 60-80K. The interpretation of the bias and temperature dependence of the polarization is discussed in light of the competition between radiative recombination time τr and the spin relaxation time τs. In addition, significant efforts have been devoted to developing a perpendicular spin injector on GaN based materials to achieve spin injection without applying a magnetic field. Firstly, the growth of MgO has been investigated at various growth temperatures. Then, we studied the growth of either Fe or Co on MgO/GaN. In contrast to Fe/MgO, the Co/MgO spin injector yields a clear perpendicular magnetic anisotropy. In addition, ab-initio calculations have been performed to understand the origin of the perpendicular magnetic anisotropy at the Co/MgO(111) interface. Finally, we investigate multiferroic tunnel junctions (MFTJs) based on organic PVDF barriers doped with Fe3O4 nano particles. The organic MFTJs have recently attracted much attention since they can combine advantages of spintronics, organic and ferroelectric electronics. We report on the successful fabrication of La0.6Sr0.4MnO3/PVDF:Fe3O4/Co OMFTJ, where the poly(vinylidene fluoride) (PVDF) organic barrier has been doped with ferromagnetic Fe3O4 nanoparticles. By changing the polarization of the ferroelectric PVDF, the tunneling process in OMFTJ can be switched either through the LSMO/PVDF/Co part (positive polarization) or through the Fe3O4/PVDF/Co part (negative polarization). This corresponds to a reversal of tunneling magnetoresistance (TMR) from +10% to -50%, respectively. Our study shows that the doping of OMFTJs with magnetic nanoparticles can create new functionalities of organic spintronic devices by the interplay of nanoparticle magnetism with the ferroelectricity of the organic barrier
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Zhou, Ziqi. "Optical and Electrical Properties of Two-Dimensional Materials." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0141.
Full textAbstract:
Les semi-conducteurs bidimensionnels possèdent de nombreuses propriétés fonctionnelles intéressantes telles qu’électriques, optiques, magnétiques, thermiques etc., qui permettent des applications potentielles notamment dans les dispositifs optoélectroniques ultraminces, transparents et hautement intégrés. La synthèse de nouveaux matériaux bidimensionnels et l’exploration de leurs performances optimales, ainsi que le développement de leurs applications font l’objet d’une intense activité de recherche dans le domaine des matériaux. Cette thèse s’inscrit dans la recherche de nouveaux matériaux bidimensionnels. Un premier axe vise à injecter un courant polarisé en spin dans une structure semi-conductrice bidimensionnelle à base de MoS₂ en vue de contrôler la polarisation de l’émission optique. L’objectif est ici d’élaborer une couche ferromagnétique de CoFeB à aimantation perpendiculaire capable d’injecter des électrons polarisés sans champ magnétique, et sur une grande surface. L’obtention de tels émetteurs optique polarisés doit s’accompagner du développement de photodétecteurs de lumière polarisée à base de matériaux bidimensionnels. C’est l’objet des deux autres axes de cette thèse dans lesquels la photo-détection basée sur les nouveaux semi-conducteur GeAs et des alliages d’éléments des groupes IV-VI tels que SnS et ZnSnS est étudiée. Concernant l’injecteur de spin, on s’intéresse à la fabrication des structures Ta/CoFeB/MgO ayant une large anisotropie magnétique perpendiculairement à l’axe de croissance. Un point important est la réalisation d’un dépôt homogène couvrant toute la surface de la monocouche de MoS₂ sous-jacente, constituant l’émetteur de lumière. En optimisant l’épaisseur de la couche de CoFeB et la température du recuit, on obtient une grande énergie d’anisotropie magnétique perpendiculaire valant 0.975 mJ/m². Par l’analyse des propriétés structurales et chimiques de l’hétérostructure, il est montré que l’insertion de MgO entre le métal ferromagnétique et le matériau bidimensionnel peut efficacement bloquer la diffusion des atomes du ferromagnétique. Il est également montré que la couche de Ta joue un rôle critique « d’absorption » des atomes de B de la couche de CoFeB ce qui induit l’aimantation perpendiculaire. D’après les calculs ab initio, l’épaisseur de MgO peut être ajustée pour modifier la structure de bande de MoS₂, allant d’un gap indirect avec pour une couche de MgO de 7 monocouches (MCs) à un gap direct pour une couche de MgO de 3 MCs. L’effet de proximité introduite par le Fe conduit à une modification de la bande de valence au point Γ pour 3 MCs, alors que celle-ci est négligeable pour 7 MCs. Afin d’obtenir un photodétecteur sensible à la polarisation, on s’intéresse à des cristaux ayant une structure anisotrope. La nature anisotrope intra-planaire du cristal IV-V de GeAs est investiguée par spectrométrie d’absorption résolue en polarisation entre 400 et 2000 nm. Les échantillons nanométriques bidimensionnels obtenus de GeAs démontrent bien un dichroïsme linéaire et une photo-détection sensible à la polarisation. Les ratios dichroïques obtenus par des mesures de photocourant atteignent des valeurs élevées de Ipmax/Ipmin ~ 1.49 à 520 nm et de Ipmax/Ipmin ~ 4.4 à 830 nm. Les cartographies de photo-courant suggèrent que la dépendance du courant avec la polarisation trouve son origine majoritairement aux interfaces électrode/GeAs qui présentent un caractère de type Schottky. Des alliages à base d’éléments des groupes IV-VI tels que SnS et ZnSnS ont également été caractérisés. Il est démontré que SnS présente une mobilité des porteurs valant 37,75 cm²•V⁻¹•S⁻¹ et une photo-réponse de 310,5 A/W. En raison de l’absorption optique anisotrope, le photo-courant est dépendant de la direction de polarisation de la lumière incidente, émise à 808 nm. L’absorption optique en bord d’absorption présente une sensibilité à la polarisation avec le plus haut ratio dichroïque atteint valant 3,06 à 862 nm. [...]Two-dimensional (2D) semiconductor materials exhibit overwhelming electrical, optical, magnetic, thermal and other advantages, which enables their great potential applications in ultra-thin, transparent and highly integrated optoelectronic devices. Searching new two-dimensional materials and exploring their optimal performance, as well as expanding the practical application of two-dimensional materials have been the cores of the researches of two-dimensional materials. This thesis focuses on the vertical magnetic control of the CoFeB film on a large-area single-layer MoS₂ film, which could expand the potential of two-dimensional materials in spin optical detectors, the Polarized Photodetection (anisotropy) based on noval two-dimensional semiconductor GeAs, and the optical characterizations of group IV-VI compounds like SnS and ZnSnS alloys. This paper introduces them in detail through the following three parts: 1. We research the fabrication of the Ta/CoFeB/MgO structures with large perpendicular magnetic anisotropies (PMA) on the full coverage MoS₂ monolayers. By optimizing the thickness of the CoFeB layer and the annealing temperature, a large perpendicular interface anisotropy energy of 0.975 mJ/m² has been obtained at the CoFeB/MgO interface. By analyzing the structural and the chemical properties of the heterostructure, it is found that the insertion of MgO between the ferromagnetic metal (FM) and the 2D material can effectively block the diffusion of the FM atoms into the 2D material, and that the Ta layer plays a critical role to efficiently absorb B atoms from the CoFeB layer to establish the PMA. From the results of ab initio calculations, the MgO thickness can be tuned to modify the MoS₂ band structure, from an indirect bandgap with 7 MLs MgO layers to a direct bandgap with 3 MLs MgO layers. The proximity effect induced by Fe results in a splitting of 10 meV in the valence band at the Γ point of the 3MLs MgO structure while it is negligible for the 7MLs MgO structure. 2. we research the anisotropic optical characterization of a group IV-V compound, Germanium Arsenic (GeAs), with anisotropic monoclinic structure. The in-plane anisotropic optical nature of GeAs crystal is further investigated by the polarization-resolved absorption spectroscopy (400-2000 nm) and the polarization-sensitive photodetectors. In the visible-to-near-infrared range, the 2D GeAs nanoflakes demonstrate the distinct perpendicular optical reversal with an angle of 75~80 degrees on both of the linear dichroism and the polarization-sensitive photodetection. Obvious anisotropic features and the high dichroic ratio of Ipmax/Ipmin ~ 1.49 at 520 nm and Ipmax/Ipmin ~ 4.4 at 830 nm are measured by the polarization-sensitive photodetection. The polarization-dependent photocurrent mapping implied that the polarized photocurrent mainly occurred at the Schottky photodiodes at the electrode/GeAs interface. 3. We research optical characterizations of group-IV-VI compounds like SnS and ZnSnS alloys. SnS nanosheets exhibit carrier mobility of 37.75 cm²·V⁻¹·s⁻¹, photoresponsivity of 310.5 A/W and external quantum efficiency of 8.56×104% at 450 nm. Optical absorption around the absorption edge presents obvious polarization sensitivity with the highest optical absorption dichroic ratio of 3.06 at 862 nm. Due to the anisotropic optical absorption, the polarized photocurrent appears upon the periodic change affected by the polarized direction of the incident light at 808 nm. The ZnSnS alloys combine the advantageous optical parameters of SnS and ZnS₂, which belong to the direct band structure of n-type 2D semiconductors. The carrier mobility of the alloy is 65 cm² V⁻¹ S⁻¹ and the on/off ratio under white-LED illumination is as high as 51
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Aziz, A. "Spin injection into semiconductors." Thesis, University of Cambridge, 2004. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.596232.
Full textAbstract:
This thesis describes the studies of the spin polarized current transport across Schottky barriers. Partially spin polarized electrons (~50%) are optically excited using circularly polarized light in GaAs. Under forward bias, these electrons are detected by a ferromagnetic (FM) layer at the FM/Semiconductor (Sc) interface using the spin split density of states at the Fermi-level in the FM. On average, a 3% change in the helicity dependent photo-current is observed. This confirms that about 6% of the spin polarized electrons, excited in the GaAs layer, transport into the FM across the FM/Sc interface without loosing their spin coherence. It is observed that the efficiency of the spin polarized electron transport across the Schottky barrier increases with increasing forward bias. Photo-current measurements are also performed for different excitation energies. An unusual resonant peak in the photo-current is observed at an excitation energy 20 meV below the band gap. We associate this peak with the modulation of the Schottky barrier. Barrier modulation is due to the neutralization of the ionized donor states when electrons are photo-excited to the empty donor states in the depletion region. Our results indicate that the efficiency of the spin polarized current transport increases at this resonant peak. We explain this increase by the decrease in the spin flip scattering due to ionized impurities. One of the possible routes to study room temperature spin polarized current transport across the semiconductor is by investigating the magneto-resistive properties of the devices, where a very thin semiconductor layer is sandwiched between ferromagnetic metallic layers. In this thesis two processing techniques which can be used to sandwich a thin GaAs layer between metallic electrodes are presented. Using these techniques a GaAs layer less than 100 nm thin is sandwiched between permalloy films. These techniques can potentially be used to sandwich even thinner GaAs layers between metals.
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Mooser, Sebastian Thomas. "Spin injection, spin transport and spin-charge conversion in organic semiconductors." Thesis, University of Cambridge, 2013. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.608211.
Full text
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Lin, Ran. "Organic spintronic devices utilizing spin-injection, spin-tunneling and spin-dependent transport." Diss., University of Iowa, 2013. https://ir.uiowa.edu/etd/5015.
Full textAbstract:
Spintronics, also known as spin electronics, or magnetoelectronics, refers to the study of the role that electron and (less frequently) nuclear spins play in solid state physics, and a group of devices that specifically exploit both the intrinsic spin of the electron and its associated magnetic moment, in addition to its fundamental electronic charge. As a principal type of spintronic device, a spin-valve is a device that uses ferromagnetic electrodes to polarize and analyze the electronic spins. The electrical resistance of the device depends sensitively on the relative magnetization of its two ferromagnetic electrodes, a phenomenon referred to as Giant Magnetoresistance (GMR). Having been successfully applied in the field of data storage, GMR also shows potential for future logic devices. Organic semiconductors possess many advantages in electronic device applications. Therefore, using organic semiconductors in spintronics is very interesting and promising, in part, because of their exceptionally long spin-decoherence times.
This thesis concerns itself with the scientific study of magnetic field and spin effects in organic spin valves (OSV) and organic light emitting diodes (OLED). Three projects were finished, achieving a better understanding of the transportation of charge and spin carriers inside organic films, and paving the way to enhancing the spin diffusion length and the organic magnetoresistance (OMAR) effect.
Firstly, C60 films were used as the spin-transport layer of OSV devices, because of its low hyperfine coupling and high mobility, which prior work suggested to be beneficial. Subsequently we studied the spin injection and transport properties by measuring the devices' magnetoresistance (MR) response at various biasing voltages, V, temperatures, T and different C60 film thickness. But we do not observe a significantly increased spin-diffusion length compared to OSV devices based on other organic semiconductors. We propose conductivity mismatch as a likely cause of the loss of spin-valve signal with increasing C60 layer thickness.
There exists some disagreement in the scientific literature regarding whether OSV operate in the so-called tunneling regime or the so-called injection regime. To shed light on this question, we fabricated spin-valve devices made of organic semiconductor thin films of rubrene sandwiched between ferromagnetic cobalt and iron electrodes. Current-voltage (I-V) characteristics in Co/AlOx/rubrene/Fe junctions with a rubrene layer thickness, d, ranging from 5-50 nm, were measured, and we found two different modes of conductivity. The first mode, tunneling, occurs in relatively thin junctions, d < 15 nm, and decays exponentially with increasing rubrene thickness. We determined the tunneling decay length to be 1 nm. The tunneling mode is also characterized by a weak temperature dependence and a nearly parabolic differential conductance. The second mode, injection followed by hopping, occurs in relatively thick devices, d ≥ 15 nm, and can be identified by strongly temperature dependent, highly non-linear I-V traces that are similar to those commonly measured in organic injection devices such as OLEDs. We observed MR in devices with a rubrene thickness of 5 nm and 10 nm. Those devices are clearly in the tunneling regime. For the 15 nm device, for which the tunneling current is just barely measurable we could not observe MR.
In the third project, we show that the performance of both OMAR and OSV devices very sensitively depends on whether the metallic layers are deposited by thermal evaporation or electron-beam evaporation. A strongly reduced spin diffusion length and an enhanced OMAR response can be achieved in devices fabricated by electron-beam
evaporation. Then we showed that the difference must be attributed to the generation of traps resulting from the exposure of the organic layer to X-ray bremsstrahlung that is generated during the e-beam evaporation process. We also used the thermally stimulated current technique (TSC) to characterize these traps.
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Garzon, Samir Y. "Spin injection and detection in copper spin valve structures." College Park, Md. : University of Maryland, 2005. http://hdl.handle.net/1903/2192.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.) -- University of Maryland, College Park, 2005.Thesis research directed by: Physics. Title from t.p. of PDF. Includes bibliographical references. Published by UMI Dissertation Services, Ann Arbor, Mich. Also available in paper.
9
Dash, Saroj Prasad. "Towards spin injection into silicon." Stuttgart Max-Planck-Institut für Metallforschung, 2007. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:93-opus-33304.
Full text
10
Severac, Childerick Henri Louis. "Spin injection into high temperature superconductor." Thesis, University of Birmingham, 2000. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.369295.
Full text
11
Chen, Peifeng. "Spin polarized tunneling and spin injection in Fe-GaAs hybrid structures." [S.l.] : [s.n.], 2006. http://deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv?idn=981364837.
Full text
12
Beardsley, Jonas T. "Charge-Spin Transport Correlation in Local Electrical Spin Injection in Silicon." The Ohio State University, 2014. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1417777678.
Full text
13
Frougier, Julien. "Toward Spin-LED and Spin-VECSEL operations at magnetic remanence." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112175/document.
Full textAbstract:
Cette thèse de doctorat propose d'explorer un nouveau paradigme de propagation de l'information de spin sur de très longues distances après encodage sur la polarisation de lumière cohérente. L'objectif principal de ce manuscrit est de fournir une étude détaillée de l'injection de spin dans des composants optoélectroniques III-V à géométrie verticale. Pour atteindre cet objectif, nous nous concentrons sur l'étude de l'injection optique et électrique de spin dans des structures « Light Emitting Diodes » (LEDs) et des structures « Vertical External Cavity Surface Emitting Lasers » (VECSELs) à base de semiconducteurs III-V. Nos investigations et résultats sont présentés suivant trois axes majeurs.La première partie regroupe un état de l'art sur l'injection de spin dans les composants optoélectroniques III-V et se concentre sur les phénomènes physiques engagés dans la conversion d'une accumulation de spin en information de polarisation lumineuse. Une discussion sur l'injection et le transport de spin dans des structures semi-conductrices est suivie par une analyse orientée-composant sur l'injection de spin dans les LEDs et les VCSELs.La deuxième axe s'articule autour de notre travail expérimental sur le développement et l'optimisation sur LEDs III-V d'un injecteur de spin MgO/CoFeB/Ta ultra-fin présentant une aimantation perpendiculaire à la rémanence magnétique. Nous nous focalisons en premier lieu sur l'optimisation de la barrière tunnel MgO pour maximiser l'injection de porteurs polarisés en spin et détaillons par la suite le développement et la caractérisation d’un injecteur de spin possédant une aimantation perpendiculaire à la rémanence magnétique.La troisième partie contient le travail principal de cette thèse de doctorat. Elle est entièrement consacrée à notre recherche expérimentale sur l'injection de spin dans les structures « Vertical External Cavity Surface Emitting Lasers ». Nous commençons par introduire un model vectoriel permettant la compréhension théorique de la sélection de polarisation dans les structures VECSELs injectées en spin. Nous rapportons ensuite la mesure de biréfringence d'une structure VECSEL designée pour le pompage optique en utilisant une technique expérimentale originale basée sur la mesure du décalage en fréquence entre les deux modes de polarisation orthogonaux TE et TM. Ultérieurement, nos observations et résultats sur l'injection optique de spin dans les VECSELs sont détaillés, analysés et commentés. L'étude est étendue à l'estimation des temps de vie caractéristiques du système par mesures de Photoluminescence résolues en temps afin d'évaluer l'efficacité de conversion de l'information de spin. Pour finir, les résultats préliminaires sur l'injection électrique de spin dans les VECSELs sont présentésThis Ph.D Thesis proposes to explore a new paradigm of spin-information propagation over very long distances after encoding on coherent light polarization. The main objective of this manuscript is to provide a detailed study of spin-injection into III-V semiconductor based opto-electronic devices with vertical geometries. To achieve this goal, we focus on the study of optical and electrical spin-injection in III-V semiconductor based Light Emitting Diodes (LEDs) and Vertical External Cavity Surface Emitting Lasers (VECSELs). Our investigations and results are presented on three axes.The first part regroups a state-of-the-art of spin-injection into semiconductors optoelectronic devices and focuses on the physical phenomena engaged in the conversion of a spin accumulation into light polarization information. A discussion on spin-injection and spin-transport into III-V semiconductor structures is followed by a more device-oriented review on spin-injection in LEDs and VCSELs.The second axis is articulated around our experimental work on the development and the optimization on III-V semiconductors LEDs of an ultra-thin MgO/CoFeB/Ta spin-injector with perpendicular magnetization at magnetic remanence. We focus on the MgO tunnel barrier optimization for maximizing the spin-injection efficiency and further detailed the development and the characterization of the spin-injector with perpendicular magnetization at remanence.Finally, the third part contains the main work of this Ph.D thesis. It is fully dedicated to our experimental research on spin-injection in Vertical External Cavity Surface Emitting Laser structures. A vectorial model allowing the theoretical understanding of polarization selection in spin-injected VECSELs is first introduced. Next, we report the birefringence measurement of a VECSEL designed for optical pumping using an original frequency detuning measurement between the two orthogonal TE- and TM-modes. Afterward, our observations and results on optical spin-injection in VECSELs are displayed, analyzed and commented. The study is farther extended to the measurement of the system's characteristic lifetimes using Time Resolved Photo-Luminescence in order to evaluate the spin-information conversion efficiency. Finally the preliminary results on electrical spin-injection experiment are presented
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Venkataraman, Karthik (Karthik Raman). "Spin injection and manipulation in organic semiconductors." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2011. http://hdl.handle.net/1721.1/69795.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Materials Science and Engineering, 2011.Cataloged from PDF version of thesis. Vita.
Includes bibliographical references (p. 141-155).
The use of organic semiconductors to enable organic spintronic devices requires the understanding of transport and control of the spin state of the carriers. This thesis deals with the above issue, focusing on the interface between the organic semiconductor and the spin source. The morphology of the organic molecule at the interface is shown to play a dominant role in this study, influencing spin injection. The interface molecule morphology affects the form of interaction between the organic molecule and the ferromagnet. This interaction ranges from a weak Van der Waals' to a chemical interaction leading to charge transfer, hybridization and other interface chemistry. As a result, the spin-dependent density of states is modified, influencing the spin injection process. The first part of the thesis focuses on identifying the interface properties between the ferromagnet and the organic semiconductor, rubrene. This is performed in a vertical organic junction geometry using different interface characterization tools. The growth morphology of the rubrene molecule is shown to influence the electronic coupling between the molecule and the ferromagnet. This has a pronounced effect on the spin injection efficiency and the magnetoresistance signals in the devices. The complex nature of the top interface is dealt with in detail. These studies provide insights on the importance of tailoring the interface properties to control and realize optimum behavior. As an alternative to conventional ferromagnets, a spin-filter material, europium sulphide, is demonstrated as a spin-polarized source. Spin-filter materials have shown the possibility to inject spin-polarized electrons into the organic semiconductor at higher voltage bias. This knowledge encouraged to seek organic spin-filter materials. Understanding the importance of molecule morphology from the work on rubrene, the second part of the thesis involved the study on a new class of organic materials called the phenalenyl compounds. Study using the compound, Zinc methyl phenalenyl, was initiated that showed large magnetoresistance signals of 50% at 4.2 K to 20% at close to room temperature. The origin of this magnetoresistance is attributed to a new interface phenomena described by the spin-filtering effect. The interface molecule morphology is found to play a very important role at the interface inducing an antiferromagnetic state and dominating the device physics. This technique opens up a new approach to engineer the interface and realize new functional devices without worrying about the bulk disorder of the organic film. This thesis thus shows the feasibility of tuning the property of the interface using tailor-made molecules to realize new functional devices at room temperature that can lead to development of the field and technological applications.
by Karthik V. Raman.
Ph.D.
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Lombez, Laurent. "Injection optique et injection électrique de spin dans des nanostructures semiconductrices." Toulouse, INSA, 2007. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000265/.
Full textAbstract:
Ce mémoire est une contribution à l’étude, par spectroscopie de photoluminescence, des propriétés de spin dans les nanostrctures semiconductrices, en vue d’applications pour l’électronique de spin. Nous analysons les propriétés de spin des électrons dans les matériaux nitrures dilués massif GaAsN et puits quantiques InGaAsN/GaAs. Nous observons, à température ambiante, une lente décroissance de la polarisation circulaire de la luminescence ainsi qu’un fort taux de polarisation en spin es électrons dans la bande de conduction. L’origine de ces résultats est liée au mécanisme de recombinaison dépendante en spin des électrons de conduction sur des centres profonds paramagnétiques. Nous étudions également la problématique de l’injection électrique de spin dans les structures hybrides métal ferromagnétique / semiconducteur (spin-LED). Cette injection est effectuée à partir du cobalt à travers une barrière tunnel d’oxyde et est validée en analysant l’électroluminescence de puits quantiques. Par la suite, après avoir caractérisé la dynamique de spin dans les boites quantiques dopées p par spectroscopie de photoluminescence et mis en évidence le rôle majeur joué par l’intéraction hyperfine, nous réalisons une injection électrique de spin efficace dans ces boites quantiquesThis thesis describes photoluminescence and electroluminescence spectroscopy studies of the spin properties of semiconductors nanostructures for applications in spin-electronics. We analyze the electronic spin properties in dilute nitride semiconductors such as GaAsN bulk and InGaAsN / GaAs quantum wells. We observe, at room temperature, a slow decay of the circular polarization as well as a strong spin polarization of the conduction band electrons. The origins of these result is linked to the spin dependant recombination mechanism of the electron in the conduction band with deep paramagnetic centers. Moreover, we study the problem of the electrical spin injection in hybrid metal / semiconducteur structures (spin-LED). The spin injection is realized from a Cobalt layer through an oxide tunnel barrier and it is detected by quantum well electroluminescence. Furthermore, after characterizing the spin dynamics in p-doped quantum dots by photoluminescence spectroscopy and demonstrating the major role of the hyperfin interaction, we realize an efficient electrical spin injection into quantum dots
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Hankinson, John H. "Spin dependent current injection into epitaxial graphene nanoribbons." Diss., Georgia Institute of Technology, 2015. http://hdl.handle.net/1853/53884.
Full textAbstract:
Over the past decade there has been a great deal of interest in graphene, a 2-dimensional allotrope of carbon with exceptional mechanical and electrical properties. Its outstanding mobility, minimal size, and mechanical stability make it an appealing material for use in next generation electronic devices. Epitaxial graphene growth on silicon carbide is a reliable, scalable method for the production of high quality graphene films. Recent work has shown that the SiC can be patterned prior to graphitization, in order to selectively grow graphene nanostructures. Graphene nanoribbons grown using this technique do not suffer from the rough edges caused by lithographic patterning, and recent measurements have revealed extraordinary transport properties. In this thesis the magnetic properties of these nanoribbons are investigated through spin polarized current injection. The sensitivity of these nanoribbons to spin polarized current is interesting from a fundamental physics standpoint, and may find applications in future spintronic devices.
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UPPALURI, SIRISHA. "SPIN INJECTION ACROSS A FERROMAGNET / SEMICONDUCTING NANOWIRE INTERFACE." University of Cincinnati / OhioLINK, 2005. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=ucin1119298910.
Full text
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Patibandla, Sridhar. "Spin transport studies in nanoscale spin valves and magnetic tunnel junctions." VCU Scholars Compass, 2008. http://scholarscompass.vcu.edu/etd/1611.
Full textAbstract:
Spintronics or electronics that utilizes the spin degree of freedom of a single charge carrier (or an ensemble of charge carriers) to store, process, sense or communicate data and information is a rapidly burgeoning field in electronics. In spintronic devices, information is encoded in the spin polarization of a single carrier (or multiple carriers) and the spin(s) of these carrier(s) are manipulated for device operation. This strategy could lead to devices with low power consumption. This dissertation investigates spin transport in one dimensional and two dimensional semiconductors, with a view to applications in spintronic devices.
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Frangou, Lamprini. "Injection, transmission et détection de spin dans les matériaux antiferromagnétiques." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAY079/document.
Full textAbstract:
La spintronique antiferromagnétique est un domaine de recherche émergent dans le secteur des technologies de l'information. Ce domaine exploite la combinaison unique de propriétés dans les matériaux antiferromagnétiques. Leur grande fréquence d'excitation, leur robustesse face à des champs extérieurs, une aimantation totale nulle et la possibilité de générer de forts effets de magnéto-transport les rendent particulièrement intéressants. Le transfert de spin, le couplage spin-orbite et les effets caloritroniques constituent les phénomènes qui ont façonné une grande partie de la recherche et des développements récents en spintronique. Dans cette thèse, nous avons étudié les effets de transfert et de pompage de spin dans des antiferromagnétiques métalliques et isolants au moyen de la technique de résonance ferromagnétique, dans des tricouches du type injecteur de spin ferromagnétique - NiFe, CoFeB / (conducteur de spin - Cu / absorbeur de spin antiferromagnétique - IrMn, NiFeOx, NiO. Les mesures de la dépendance en température de la relaxation ferromagnétique ont révélé un nouvel effet de pompage de spin associé aux fluctuations linéaires lors de la transition de phase magnétique de l'antiferromagnétique, quel que soit l'état électronique et la nature du transport de spin. Cela ouvre de nouvelles voies pour un pompage de spin plus efficace, tout en fournissant une méthode polyvalente pour mesurer la température critique des films ultra-minces à aimantation totale nulle. Dans le but de mesurer à la fois les fluctuations de spin linéaires et non linéaires dans l'antiferromagnétique, nous avons effectué des mesures électriques dans une configuration de mesure du type ‘spin Hall’. Une dépendance en température non-monotone inédite de la tension dc transverse a parfois été observée. Elle est principalement associée aux propriétés d’un ferromagnétique spécifique: le Permalloy, sans rapport avec les effets de rectification de spin. Ces résultats s'ajoutent à une littérature croissante sur l'absorption d’un courant de spin, soulignant la capacité des ferromagnétiques à agir comme détecteurs de courant de spin émis à la suite de phénomènes impliquant une dynamique d’aimantation. Finalement, nous avons utilisé le couplage d'échange pour étudier et ensuite façonner les propriétés magnétiques et électriques de plusieurs antiferromagnétiques destinés à diverses applications spintroniques, y compris la lecture par magnétorésistance tunnel anisotropeAntiferromagnetic spintronics is an emerging research field in the area of information technology that exploits the unique combination of properties of antiferromagnets. It is their high excitation frequency, robustness against external fields, zero net magnetization and possibility of generating large magneto-transport effects that makes them so interesting. Spin transfer, spin-orbit coupling and spin caloritronics constitute the phenomena that have shaped much of the recent research and development towards pure antiferromagnetic spintronics. Here we investigate spin transfer torque and spin pumping in both metallic and insulating antiferromagnets by means of ferromagnetic resonance technique, in ferromagnetic spin injector – NiFe, CoFeB / (spin conductor – Cu) / antiferromagnetic spin sink – IrMn, NiFeOx, NiO trilayers. Temperature dependence measurements of the ferromagnetic relaxation revealed a novel spin pumping effect associated to the linear fluctuations at the magnetic phase transition of the antiferromagnet, regardless its electronic state and the nature of the spin transport. This opens new ways towards more efficient spin pumping, while providing at the same time a versatile method to probe the critical temperature of ultrathin films with zero net magnetization. Next, in an effort to probe linear as well as non-linear fluctuations in the antiferromagnet we conducted electrical measurements in spin Hall geometry. A novel non-monotonous temperature dependence of transverse dc voltage was sometimes observed, mostly associated to the properties of a specific ferromagnet: Permalloy, unrelated to spin rectification effects. These findings add to a growing body of literature on spin current absorption, highlighting the ability of ferromagnets to act as spin current detectors, in phenomena involving magnetization dynamics. Finally, we used exchange bias to investigate and subsequently engineer the magnetic and electric properties of various antiferromagnets intended for diverse spintronic applications including reading via tunneling anisotropic magnetoresistance
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Liefeith, Lennart-Knud [Verfasser]. "Spin injection through metal-semiconductor contacts / Lennart-Knud Liefeith." München : Verlag Dr. Hut, 2016. http://d-nb.info/1122524498/34.
Full text
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Mansell, Rhodri. "Spin injection, transport and detection in GaAs-based heterostructures." Thesis, University of Cambridge, 2010. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.608705.
Full text
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Moorsom, Timothy. "Electron transfer and spin injection in C60-ferromagnetic composites." Thesis, University of Leeds, 2016. http://etheses.whiterose.ac.uk/15569/.
Full textAbstract:
The magnetic properties of spin doped fullerenes are investigated in hybrid organic/inorganic structures with the aim of establishing the extent to which magnetic states can be induced and controlled in these materials. Volume magnetometry is used to measure a reduction of net magnetization and an increase in coercivity in cobalt which can be understood in terms of a transfer of majority spin electrons from the transition metal d-band into spin polarized hybrid interface states. This is supported by PNR and XAS studies of Co/C60 which reveal AF coupling between Co metal films and a hybrid interfacial region where magnetic ground states are induced in fullerenes through charge transfer. Investigations of hybridization between C60 and the RE-TM alloy CoGd show that the compensation temperature of the ferrimagnet is altered by the presence of C60. PNR measurements of CoGd/C60 MLs reveal interfacial coupling which creates an AF region 1.5 $\pm$ 0.1 nm thick. Magnetometry of Gd/C60 bilayers indicates that hybridization between the metal conduction bands and the C60 LUMO modifies magnetic ordering in Gd. This is supported by the observation of novel features in the temperature dependence of magnetization and resistivity in the composite. XAS of Gd/C60 bilayers shows a large peak in the carbon K-edge at 282 eV which is attributed to interfacial hybridization. It is shown that PL quenching in C60 is greater over Co than Au which is attributed to the greater electron transfer between Co and C60. PL quenching is proposed as an effective way to measure magnetic coupling and electron transfer in interfaces. Raman spectra are recorded in C60 junctions during spin polarised transport. The Ag(2) peak splitting is shown to depend on the polarisation of injected current acting as an effective probe of triplet formation in C60. Finally, XAS at the carbon K-edge is recorded during spin transport. A suppression of the LUMO to zero and increase in the intensity of the 282 eV peak occurs after removal of external bias and is shown to be reversible and repeatable under cycles of grounding and charge injection. A proposed mechanism involving the redistribution of charge following the removal of bias which causes electrons to become trapped in interfacial states is suggested.
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Grollier, Julie. "Renversement d'aimantation par injection d'un courant polarisé en spin." Paris 6, 2003. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003941.
Full text
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Zhu, Lei. "Spin injection and transport in semiconductor and metal nanostructures." Diss., [La Jolla] : University of California, San Diego, 2009. http://wwwlib.umi.com/cr/ucsd/fullcit?p3378526.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--University of California, San Diego, 2009.Title from first page of PDF file (viewed October 22, 2009). Available via ProQuest Digital Dissertations. Vita. Includes bibliographical references.
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Lesne, Edouard. "Non-Equilibrium Spin Accumulation Phenomena at the LaAlO3/SrTiO3(001) Quasi-Two-Dimensional Electron System." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066417/document.
Full textAbstract:
Nous avons étudié la création, manipulation et détection d’accumulation de spin hors-équilibre dans l’hétérostructure d’oxydes non-magnétique LaAlO3/SrTiO3 (LAO/STO), hôte d’un système d’électron quasi-bidimensionnel (q2DES). Combiné à des expériences d’injection de spin, nous employons l’effet Hanle (à 3 terminaux) pour sonder l’amplitude de l’accumulation de spin dans des jonctions tunnel Co/LAO/STO. Nous observons une large amplification du signal de spin, attribuée à des processus d’effet tunnel séquentiel préservant le spin via des états localisés avec des longs temps de vie de spin. Une importante modulation du signal de spin par effets de champ électrique atteste de la création d’accumulation de spin au sein même du q2DES. Nous avons utilisé la technique de pompage de spin en cavité, induite par résonance ferromagnétique d’une couche de permalloy, pour générer un courant de spin à l’interface LAO/STO, lequel est converti en un large courant de charge au sein du q2DES. Nous l’attribuons à un effet Edelstein inverse, dérivant d’une interaction spin-orbite de type Rashba. Lesquels sont efficacement modulés par effets de champ. Ainsi, nos résultats permettent d’étendre le champ d’intérêt depuis le transport de charge planaire vers l’exploration de phénomènes dépendant du spin dans un canal conducteur prototypique d’oxydes non-magnétique. Nous avons par ailleurs démontré que l’épaisseur critique pour l’observation d’un q2DES à l’interface LAO/STO peut être réduite à une monocouche de LAO en recourant à une variété de couches métalliques. Cela ouvre un nouveau champ d’investigation pour tenter d’identifier les potentiels mécanismes à l’origine de la formation du q2DESWe investigated the generation, manipulation, and detection of non-equilibrium spin accumulation in the nonmagnetic LaAlO3/SrTiO3 (LAO/STO) oxide heterostructure, which is the host of a quasi-two-dimensional electron system (q2DES). In electrical tunneling spin injection experiments, we made use of the (three-terminal) Hanle effect to probe the magnitude of spin accumulation at Co/LAO/STO interfaces. We report on large amplification effects of the spin signal, ascribed to spin-conserving sequential tunneling processes via localized electronic states of enhanced spin lifetimes. A substantial modulation of the spin signal, by electrostatic field-effect, evidences the successful generation of spin accumulation inside the q2DES. We further resorted to ferromagnetic resonance experiments in a cavity to adiabatically pump a spin current from a permalloy layer toward the LAO/STO interface. We find that the generated spin current is converted into a sizeable planar charge current within the q2DES. This is attributed to an inverse Edelstein effect deriving from a Rashba-like spin-orbit interaction, both of which are efficiently modulated by electrostatic field-effect. Hence, our findings expand the general field of interest from planar charge transport to the exploration of spin-dependent phenomena in a prototypical nonmagnetic conducting oxide channel. Additionally, we have also demonstrated that the critical thickness threshold for the onset of a q2DES at LAO/STO interfaces can be reduced to a single unit cell of LAO when resorting to various metal capping layers. It opens up a new field of investigation to tentatively identify the potential mechanisms driving the formation of the q2DES
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Grenet, Louis. "Injection de spins dans les semi-conducteurs." Phd thesis, Grenoble, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00508923.
Full textAbstract:
L'injection de courant polarisé en spin dans les semi-conducteurs est un point-clef de la spintronique, discipline qui vise à utiliser le spin de l'électron comme degré de liberté en électronique. Ce travail de thèse étudie l'injection de spins depuis une électrode ferromagnétique à travers une barrière tunnel vers un semi-conducteur en absence de champ magnétique. La polarisation du courant injecté est détectée optiquement, ce qui impose que l'aimantation des électrodes soit perpendiculaire aux plans des électrodes. Ce travail s'articule donc en deux parties. La première section traite de l'élaboration d'hétérostructures oxyde/métal ferromagnétiques pour l'injection de spins dans le GaAs et le Si. Les croissances d'électrodes de MgO/FePt par épitaxie par jets moléculaires sur GaAs et de Al2O3/CoPt par pulvérisation cathodique sur Si sont décrites. L'étude des propriétés structurales et magnétiques et de transport de ces couches a ainsi permis de montrer la possibilité d'obtenir des films minces à aimantation perpendiculaire pour l'injection de spins sur plusieurs matériaux. La deuxième partie se focalise sur le transport polarisé en spin dans le Silicium. L'injection de courant polarisé dans ce matériau en absence de champ magnétique externe est ainsi démontrée pour la première fois par des mesures d'électroluminescence. L'analyse de la lumière émise par un puits quantique de SiGe inséré dans une diode de Silicium montre une polarisation optique de l'ordre de 3% liée à la polarisation en spin du courant injecté.
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Grenet, Louis. "Injection de spins dans les semi-conducteurs." Phd thesis, Grenoble, 2010. http://www.theses.fr/2010GRENY010.
Full textAbstract:
L'injection de courant polarisé en spin dans les semi-conducteurs est un point-clef de la spintronique, discipline qui vise à utiliser le spin de l'électron comme degré de liberté en électronique. Ce travail de thèse étudie l'injection de spins depuis une électrode ferromagnétique à travers une barrière tunnel vers un semi-conducteur en absence de champ magnétique. La polarisation du courant injecté est détectée optiquement, ce qui impose que l'aimantation des électrodes soit perpendiculaire aux plans des électrodes. Ce travail s'articule donc en deux parties. La première section traite de l'élaboration d'hétérostructures oxyde/métal ferromagnétiques pour l'injection de spins dans le GaAs et le Si. Les croissances d'électrodes de MgO/FePt par épitaxie par jets moléculaires sur GaAs et de Al2O3/CoPt par pulvérisation cathodique sur Si sont décrites. L'étude des propriétés structurales et magnétiques et de transport de ces couches a ainsi permis de montrer la possibilité d'obtenir des films minces à aimantation perpendiculaire pour l'injection de spins sur plusieurs matériaux. La deuxième partie se focalise sur le transport polarisé en spin dans le Silicium. L'injection de courant polarisé dans ce matériau en absence de champ magnétique externe est ainsi démontrée pour la première fois par des mesures d'électroluminescence. L'analyse de la lumière émise par un puits quantique de SiGe inséré dans une diode de Silicium montre une polarisation optique de l'ordre de 3% liée à la polarisation en spin du courant injectéSpin injection into semiconductors is a key point of spintronics, which aims at using spin of electron as a degree of freedom. This work deals with spin injection l'rom a ferromagnetic electrode into semiconductor through a tunnel ballier without applying a magnetic tield. Spin polarization of the current is optically detected, that requires an out-of-plane magnetization of the electrodes. This work is thus structured in two pmts. The tirst section deals withl fabrication of oxide/ferromagnetic metal heterostructures for spin injection into GaAs and Si. Growth of MgO/FePt by molecular beam epitaxy on GaA and of AhOJ/CoPt by sputtering on Si are described. The study of the magnetic, structural and transport properties of such layers prove the possibility , obtaining thin layers for spin injection in different semiconducting materials. The second part of this work focuses on spin polarized transport in Silico Spin injection into this material without applying a external magnetic tilm is thus demonstrated t()r the tirst time thanks to electroluminescence measurements. The analysis of the light emitted by a SiGe quantum weil embedded in a Si diode shows an optical polmization of about 3% which is caused by the spin polarization of the injected current
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Lesne, Edouard. "Non-Equilibrium Spin Accumulation Phenomena at the LaAlO3/SrTiO3(001) Quasi-Two-Dimensional Electron System." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2015. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2015PA066417.pdf.
Full textAbstract:
Nous avons étudié la création, manipulation et détection d’accumulation de spin hors-équilibre dans l’hétérostructure d’oxydes non-magnétique LaAlO3/SrTiO3 (LAO/STO), hôte d’un système d’électron quasi-bidimensionnel (q2DES). Combiné à des expériences d’injection de spin, nous employons l’effet Hanle (à 3 terminaux) pour sonder l’amplitude de l’accumulation de spin dans des jonctions tunnel Co/LAO/STO. Nous observons une large amplification du signal de spin, attribuée à des processus d’effet tunnel séquentiel préservant le spin via des états localisés avec des longs temps de vie de spin. Une importante modulation du signal de spin par effets de champ électrique atteste de la création d’accumulation de spin au sein même du q2DES. Nous avons utilisé la technique de pompage de spin en cavité, induite par résonance ferromagnétique d’une couche de permalloy, pour générer un courant de spin à l’interface LAO/STO, lequel est converti en un large courant de charge au sein du q2DES. Nous l’attribuons à un effet Edelstein inverse, dérivant d’une interaction spin-orbite de type Rashba. Lesquels sont efficacement modulés par effets de champ. Ainsi, nos résultats permettent d’étendre le champ d’intérêt depuis le transport de charge planaire vers l’exploration de phénomènes dépendant du spin dans un canal conducteur prototypique d’oxydes non-magnétique. Nous avons par ailleurs démontré que l’épaisseur critique pour l’observation d’un q2DES à l’interface LAO/STO peut être réduite à une monocouche de LAO en recourant à une variété de couches métalliques. Cela ouvre un nouveau champ d’investigation pour tenter d’identifier les potentiels mécanismes à l’origine de la formation du q2DESWe investigated the generation, manipulation, and detection of non-equilibrium spin accumulation in the nonmagnetic LaAlO3/SrTiO3 (LAO/STO) oxide heterostructure, which is the host of a quasi-two-dimensional electron system (q2DES). In electrical tunneling spin injection experiments, we made use of the (three-terminal) Hanle effect to probe the magnitude of spin accumulation at Co/LAO/STO interfaces. We report on large amplification effects of the spin signal, ascribed to spin-conserving sequential tunneling processes via localized electronic states of enhanced spin lifetimes. A substantial modulation of the spin signal, by electrostatic field-effect, evidences the successful generation of spin accumulation inside the q2DES. We further resorted to ferromagnetic resonance experiments in a cavity to adiabatically pump a spin current from a permalloy layer toward the LAO/STO interface. We find that the generated spin current is converted into a sizeable planar charge current within the q2DES. This is attributed to an inverse Edelstein effect deriving from a Rashba-like spin-orbit interaction, both of which are efficiently modulated by electrostatic field-effect. Hence, our findings expand the general field of interest from planar charge transport to the exploration of spin-dependent phenomena in a prototypical nonmagnetic conducting oxide channel. Additionally, we have also demonstrated that the critical thickness threshold for the onset of a q2DES at LAO/STO interfaces can be reduced to a single unit cell of LAO when resorting to various metal capping layers. It opens up a new field of investigation to tentatively identify the potential mechanisms driving the formation of the q2DES
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Zhang, Tiantian. "Injection de spin dans des systèmes à base de semiconducteurs III-V en vue de nouveaux composants spintroniques." Thesis, Toulouse, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAT0005/document.
Full textAbstract:
La spintronique dans les semiconducteurs vise à utiliser le spin de l’électron comme degré de liberté supplémentaire (en plus de la charge électrique) afin de véhiculer l’information, ce qui permettrait la mise au point de composants intégrant de nouvelles fonctionnalités. Ce travail de thèse porte sur deux étapes importantes qui doivent être maîtrisées : l’injection électrique de porteurs polarisés en spin dans les semiconducteurs III-V, et la manipulation du spin de l’électron (par champ magnétique) dans ces matériaux optimisés. Dans un premier temps, la grande efficacité des injecteurs de spin à base de CoFeB/MgO/GaAs est démontrée dans des dispositifs de type Diodes Electroluminescentes polarisées en spin (SpinLEDs). La comparaison entre des injecteurs comprenant une barrière tunnel fabriquée soit par pulvérisation cathodique, soit par épitaxie par jets moléculaires (MBE), permet de montrer que ces deux techniques donnent des résultats comparables. Dans les deux cas, l’efficacité de l’injection est améliorée par un recuit de l’échantillon autour de 300−350◦C. Le recuit induit une amélioration de la qualité de l’interface CoFeB/MgO. De plus, l’efficacité de l’injection de spin n’est stable en fonction du courant injecté que lorsque la barrière tunnel est fabriquée par pulvérisation cathodique. Ceci est dˆu aux caractéristiques de l’interface MgO/GaAs qui diffèrent selon la technique de croissance de la barrière. Dans un deuxième temps, l’injection de spin en l’absence de champ magnétique externe appliqué est réaliséegrâce à un nouveau type d’injecteur constitué d’une électrode de CoFeB ultrafine présentant une aimantation rémanente de la couche le long de l’axe de croissance de l’échantillon. Pour la première fois des taux de polarisation circulaire de l’électroluminescence de l’ordre de 20% sont mesurés à 25 K à champ magnétique nul. Ensuite, la problématique de la relaxation de spin des porteurs injectés dans les vallées L de haute énergie dans GaAs (phénomène non négligeable sous injection électrique) est également traitée. Nous observons qu’une fraction de la mémoire du spin photogénéré en L est conservée lorsque les électrons sont diffusés vers la vallée Γ, malgré une relaxation d’énergie de plusieurs centaines de meV. Le temps de relaxation de spin dans les vallées L est estimé autour de 200 fs. Enfin, nous avons exploré le matériau GaAsBi dilué (x ∼ 2.2%) dont la perturbation de la matrice par l’élément Bi permet d’attendre des propriétés électroniques et de spin fortement modifiées. Des mesures de photoluminescence ont mis en évidence une diminution de l’énergie de bande interdite de l’ordre de 85meV/%Bi. De plus, par la mesure directe des battements quantiques de la polarisation de photoluminescence nous avons déterminé un facteur de Landé des électrons de conduction de l’ordre de deux fois supérieur à celui de GaAs. Ces résultats témoignent de la forte perturbation des états de valences et de l’augmentation de l’interaction spin-orbiteSpintronics of semiconductors aims at using carrier spins as supplementary means of information transport. Thiswould lead to components showing extended functionalities. This thesis work is dedicated to the study of injectionand manipulation of electron spin in semiconductors, which are the basis of any spintronic application. In a first stepwe demonstrate the high efficiency of CoFeB/MgO/GaAs - based spin injectors. Circular polarization degrees of electroluminescence over 20% are measured on spin polarized LEDs (SpinLEDs) at 0.8 T and 25 K. Comparison betweensputtering- and MBE- grown spin injectors has shown similar results. In both case, spin injection efficiency is increasedby thermal annealing of the sample, in the range 300 − 350◦C. Indeed, annealing improves the quality of CoFeB/MgOinterface, and induces the crystallization of CoFeB above 300◦C. A higher stability of spin injection with current injectionis found when the tunnel barrier is grown by sputtering. This is due to the MgO/GaAs interface characteristicswhich is related to the growth technique. In a second step, we demonstrate spin injection without external appliedmagnetic field, through an ultra-thin (a few atomic layers) CoFeB electrode, taking advantage of the perpendicular magnetic anisotropy of the layer which leads to a remanant magnetization along the growth axis. For the first time in this configuration, circular polarization degrees of electroluminescence of about 20% are measured at 25 K at zero magnetic field. In a third step, due to the crucial role it may play in electrical injection, electron spin dynamics in high energy L-valleys is investigated. Using polarization resolved excitation photoluminescence in the range 2.8-3.4 eV, we observe that a fraction of photogenerated spin polarization is preserved when electrons are scattered hundreds of meV down to Γ valley. Spin relaxation time in L valleys is estimated to 200 fs. Finally we investigate electron and spin properties of GaAsBi dilute bismide alloy. We observe that the bandgap energy is reduced by 85meV/%Bi when Bi element is introduced into GaAs matrix. Moreover, the electron Land´e factor is about twice the one in GaAs for a 2.2% Bi composition. These features are evidence of the strong perturbation of host states and spin-orbit interaction enhancement
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Dash, Saroj Prasad [Verfasser]. "Towards spin injection into silicon / vorgelegt von Saroj Prasad Dash." Stuttgart : Max-Planck-Inst. für Metallforschung, 2007. http://d-nb.info/995385386/34.
Full text
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Hickey, M. C. "Spin injection from magnetic thin films into InGaAs quantum wells." Thesis, University of Cambridge, 2006. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.603996.
Full textAbstract:
The injection of spin polarised electrons is a fundamental challenge in the emergent field of spin electronics and is a prerequisite for the readout and initialisation for a spin qubit. This work is an investigation into spin injection from magnetic thin film contacts into (100) GaAs/InGaAs quantum wells as a function of energy, magnetic field, applied bias and temperature. The spin injection efficiency is derived from optical polarisation measurements in the oblique Hanle geometry. The Heusler alloy Co2MnGa is investigated as a potential spin injector and is compared directly with Fe on the same III-V device substrate. Ab-initio methods are used to investigate the spin polarised electronic band structure of some of these half-metallic alloys – in particular Co2 TiSn.
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Lin, Weiwei, Kai Chen, Shufeng Zhang, and C. L. Chien. "Enhancement of Thermally Injected Spin Current through an Antiferromagnetic Insulator." AMER PHYSICAL SOC, 2016. http://hdl.handle.net/10150/614754.
Full textAbstract:
We report a large enhancement of thermally injected spin current in normal metal (NM)/antiferromagnet (AF)/yttrium iron garnet (YIG), where a thin AF insulating layer of NiO or CoO can enhance the spin current from YIG to a NM by up to a factor of 10. The spin current enhancement in NM/AF/YIG, with a pronounced maximum near the Neel temperature of the thin AF layer, has been found to scale linearly with the spin-mixing conductance at the NM/YIG interface for NM = 3d, 4d, and 5d metals. Calculations of spin current enhancement and spin mixing conductance are qualitatively consistent with the experimental results.
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Noel, Paul. "Dynamical spin injection and spin to charge current conversion in oxide-based Rashba interfaces and topological insulators." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAY062.
Full textAbstract:
L'utilisation de matériaux ferromagnétiques a longtemps été l'unique méthode pour détecter et produire des courants de spin. Cependant, depuis le milieu des années 2000 des méthodes alternatives ont été proposées. Un champ émergent de la spintronique, appelé spin-orbitronique, s'attelle à l'utilisation du couplage spin orbite pour détecter et produire des courants de spin en l'absence de matériaux ferromagnétiques. Une interconversion efficace entre courant de spin et courant de charge a pu être obtenues à l'aide de l'effet Hall de spin dans les métaux lourds tels que le Platine ou le Tantale. Une telle conversion peut aussi être obtenue en utilisant l'effet Edelstein dans les interfaces Rashba et les isolants topologiques.La conversion de courant de spin à courant de charge par effet Hall de spin et effet Edelstein inverse peut être étudiée par la méthode dite du pompage de spin par résonance ferromagnétique. Ce manuscrit présente ces différents effets de conversion ainsi que la technique utilisée basée sur une mesure électrique effectuée à la résonance ferromagnétique. Y sont présentés des résultats de conversion spin charge dans les métaux, les interfaces Rashba à base d'oxydes ainsi que dans les isolants topologiques. Parmi ces systèmes nous avons montré la possibilité de moduler à l'aide d'une grille électrostatique la conversion spin charge dans un gaz d'électron bidimensionel obtenu à la surface de l'oxyde SrTiO3. De plus il est possible de moduler, de façon rémanente, la conversion dans SrTiO3 grâce à la ferroélectricité obtenue à des températures cryogéniques.Parmi les autres systèmes étudiés les isolants topologiques HgTe et Sb2Te3 présentent des propriétés de conversion spin vers charge prometteuses à température ambiante. En particulier dans le cas de HgTe, en utilisant une couche de protection de HgCdTe nous avons pu obtenir des niveaux de conversion un ordre de grandeur plus élevé que dans le Platine.Ces résultats suggèrent que les gaz d'électrons bidimensionnels aux interfaces d'oxydes ainsi que les isolants topologiques sont des systèmes prometteurs pour la détections de courants de spin pour des applications au delà de la logique CMOSUsing a ferromagnetic layer has been the first method to obtain and detect spin currents, allowing to modify the magnetization state of an adjacent layer using spin transfer torque. However, in recent years, an alternative way to manipulate spin currents has been proposed. An emerging field of spintronics, called spin-orbitronics, exploits the interplay between charge and spin currents enabled by the spin-orbit coupling (SOC) in non-magnetic systems. An efficient current conversion can be obtained through the Spin Hall Effect in heavy metals such as Platinum or Tantalum. The conversion can also be obtained by exploiting the Edelstein Effect in Rashba interfaces and topological insulators.The spin to charge conversion by means of Inverse Edelstein Effect and inverse Spin Hall Effect can be studied by the spin pumping by ferromagnetic resonance technique. This manuscript present these two conversion mechanisms as well as the technique that was used to measure them, which is based on an electrical detection of the ferromagnetic resonance. Results on the spin to charge current conversion obtained in metals, oxide-based Rashba interfaces and topological insulators will be presented. Among these systems we have demonstrated the possibility to tune the conversion efficiency by using a gate voltage in a two-dimensional electron gas at the surface of an oxide SrTiO3. Moreover it is possible to tune this effect, a remanent way, thanks to the ferroelectricity obtained in SrTiO3 at cryogenic temperatures.Other studied systems such as topological insulators HgTe and Sb2Te3 also have promising properties for an efficient spin to charge current conversion at room temperature. In particular we showed than in HgTe by using a thin HgCdTe protective layer, it is possible to obtain a spin to charge current conversion efficiency one order of magnitude larger than in Pt.These results suggest that stwo dimensional electron gases at oxide interfaces and topological insulators have a strong potential for the efficient detection of spin currents for possible beyond CMOS applications
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Jain, Abhinav. "Injection de spin dans le germanium : de l'injecteur ferromagnétique métallique à l'injecteur semiconducteur (Ge,Mn)." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00647310.
Full textAbstract:
Le développement de nouveaux dispositifs spintroniques à base de semi-conducteurs (SC) nécessite la création d'une population électronique polarisée en spin dans ces matériaux. De ce point de vue, le germanium est un matériau prometteur pour les applications en spintronique à cause de la forte mobilité des porteurs de charge ainsi que de la symétrie d'inversion du cristal diamant à l'origine de temps de vie de spin très longs. Dans ce manuscrit, nous discutons deux approches pour l'injection et la détection électrique de spins dans le germanium. La première approche consiste à utiliser une barrière tunnel et un métal ferromagnétique (FM) comme injecteur de spin. L'insertion d'une barrière tunnel à l'interface FM/SC permet de résoudre le problème fondamental du désaccord de conductivité. Nous avons utilisé deux injecteurs différents : Py/Al2O3 et CoFeB/MgO. Les mesures sont réalisées en géométrie à trois contacts et l'accumulation de spins dans le germanium est démontrée par la mesure de l'effet Hanle. Dans le cas d'une barrière d'Al2O3, les spins injectés s'accumulent sur des états localisés à l'interface oxyde/Ge et cette accumulation est observée jusqu'à 220 K. Dans le cas d'une barrière de MgO, les spins sont réellement injectés dans le canal de Ge et un signal de 20-30 µV est encore observé à température ambiante. Nous discutons dans la deuxième approche l'utilisation du semi-conducteur magnétique (Ge,Mn) comme injecteur de spins dans le Ge. Nous avons tout d'abord étudié les propriétés structurales et magnétiques de films minces de (Ge,Mn) fabriqués par épitaxie par jets moléculaires à basse température. En faisant varier les paramètres de croissance, nous avons pu observer des nanocolonnes de GeMn cristallines ou amorphes, ainsi que des films et des nanoparticules de Ge3Mn5. Nous nous sommes concentrés sur l'anisotropie magnétique de ces nanostructures. Finalement, la croissance de (Ge,Mn) sur GOI a été optimisée en vue de son utilisation comme injecteur de spins dans le germanium et différentes méthodes d'intégration de ce matériau dans les dispositifs de spintronique " tout semi-conducteur " sont discutées.
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Kim, Yong-Jae. "Electrical injection and detection of spin polarization in InSb/ferromagnet nanostructures." Diss., Virginia Tech, 2012. http://hdl.handle.net/10919/28589.
Full textAbstract:
We present studies of the electical detection of spin injection and transport in InSb/CoFe heterostructures. As a narrow gap semiconductor, InSb has a high mobility and strong spin-orbit interaction. Using ferromagnetic CoFe, lateral InSb/CoFe devices are fabricated by semiconductor processing techniques. The saturation magnetizations of various CoFe electrodes with different widths are calculated from Hall measurements in which the fringing fields of the CoFe electrodes are detected. A magnetic model provides reasonable estimation of the saturation magnetization for micrometer scale geometries. The interface magnetoresistance measurements of InSb/CoFe thin film layered structures present a unique peak at low field, having a symmetric behavior in magnetic field with a critical field Hc and a strong temperature dependence. We attribute our signal to a ferromagnetic phase in the InSb induced by spin injection. In a non-local lateral spin valve measurement, we observed the following. Firstly, Hc of the lateral spin valve signals is identical to Hc of interface magnetoresistance signals. Secondly, the non-local lateral spin valve signals are strongly dependent on temperature, which is also a unique characteristic magnetoresistance. Thirdly, the signals are tunable in response to an applied injector bias. Lastly, the signals are dependent on the exact interfaces. Based on these observations, the detected signals may be considered as spin current signals. The Hall and magnetoresistance signals are measured locally and non-locally in InSb/CoFe Hall devices. The non-local magnetoresistance signals exhibit asymmetric behavior in applied magnetic field which are considered as signatures of spin phenomena. The non-local Hall signals present switching behavior with the CoFe magnetization switching at the coercive field. The non-local Hall signals in a perpendicular field show Hc, similarly seen in non-local lateral spin valves. Inverse spin Hall effect measurements with tilted magnetic fields show an in-plane magnetic field dependence in non-local type Hall signal and a perpendicular magnetic field dependence in the local Hall measurement. We have found that the signal can have its origin in a spin current from our observation of Hc and hysteresis in the magnetization traces. As yet, the spin current transport mechanism is unknown.Ph. D.
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Grollier, Julie. "Renversement d' aimantation par injection d' un courant polarise en spin." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003941.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l'étude expérimentale du phénomène de transfert de spin. Ce mécanisme, introduit théoriquement en 1996 par J. Slonczewski, permet d'orienter l'aimantation d'un matériau ferromagnétique sans champ appliqué, mais seulement par injection d'un courant polarisé en spin et transfert de spin vers le matériau considéré. Les fortes densités de courant à injecter pour observer l'effet, de l'ordre de 107 A.cm-2, imposent le recours à des nanostructures. Nous avons suivi deux voies pour caractériser cet effet nouveau de transfert de spin depuis un courant vers une aimantation. D'une part, à l'instar des tout premiers résultats expérimentaux obtenus à Cornell University en 2000, nous avons étudié cet effet dans des piliers magnétiques submicroniques de Co/Cu/Co. Nous avons pu clairement mettre en évidence le renversement d'aimantation par un courant polarisé en spin a champ nul. Ensuite, nous nous sommes intéressés à la dépendance en champ des courants critiques. Cette étude approfondie nous a permis de tracer le diagramme de phase champ-courant, nous fournissant des informations importantes quant aux mécanismes microscopiques à l'origine du phénomène de renversement d'aimantation par injection de spin. La deuxième partie de ma thèse concerne le cas des barreaux de vanne de spin Co/Cu/NiFe dans lesquels la modification d'aimantation est due au déplacement de paroi magnétique induit par transfert de spin à partir d'un courant polarisé en spin. Pour des champs proche de zéro, une paroi magnétique peut être déplacée uniquement sous l'action du courant entre des centres de piégeage et, en accord avec les conclusions du modèle de Berger, le déplacement s'effectue dans des directions opposées pour des courants opposés. La densité de courant critique requise pour déplacer la paroi est de l'ordre de quelques 106 A/cm², un ordre de grandeur plus faible que les courants nécessaires pour entraîner un renversement d'aimantation dans les structures multicouches de type piliers. Ces mesures constituent la première mise en évidence directe et en temps réel de déplacement de parois par transfert de spin dans des nanostructures magnétiques.
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Endres, Bernhard [Verfasser], Günther [Akademischer Betreuer] Bayreuther, and Dominique [Akademischer Betreuer] Bougeard. "Spin injection into GaAs / Bernhard Endres. Betreuer: Günther Bayreuther ; Dominique Bougeard." Regensburg : Universitätsbibliothek Regensburg, 2013. http://d-nb.info/1038580056/34.
Full text
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Laribi, Sana. "Déplacement de parois magnétiques par injection d'un courant polarisé en spin." Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066615.
Full textAbstract:
Cette thèse est consacrée à l’étude expérimentale du déplacement de parois magnétiques par injection d’un courant polarisé en spin. Le mécanisme mis en jeu est le transfert de spin. Ces expériences ont été réalisées dans des barreaux nanométriques de vanne de spin de Co/Cu/CoFeB ou Co/Cu/NiFe. Le mouvement d’une paroi est étudié dans la couche ferromagnétique douce : CoFeB ou NiFe, par des mesures électriques, via l’effet de magnétorésistance géante. A champ nul ou faible, la paroi est déplacée sous l’action d’un courant CIP (quelques 106 A/cm2), et ce dans deux directions opposées pour des courants opposés. Ces faibles valeurs de courants sont dues aux structures de vannes de spin, dans lesquelles l’accumulation de spin crée des courants verticaux agissant localement sur la paroi. Des fluctuations de parois ont été observées lorsque le champ et le courant ont des effets opposés sur la paroi. Des vitesses de parois de 170 m/s ont été mesurées, par imagerie XMCD-PEEM.
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Alharthi, Sami S. "Nonlinear dynamics of solitary and optically-injected spin vertical-cavity lasers." Thesis, University of Essex, 2016. http://repository.essex.ac.uk/16632/.
Full textAbstract:
This work investigates the nonlinear dynamics and polarisation properties of Spin-Vertical-(External)-Cavity Surface-Emitting Lasers (V(E)CSELs). The focus is on gaining a broad understanding of the various polarised resolved nonlinear dynamical effects in solitary and injected 1300 nm spin-V(E)CSELs. We report a comprehensive study including theory, based on the Spin Flip Model, and experiments of the stability characteristics of solitary 1300 nm dilute nitride Quantum-Well (QW) spin-VCSELs. Various forms of oscillatory behaviour causing self-sustained oscillations in the polarisation of the spin-VCSEL subject to Continuous-Wave (CW) pumping are found. Additionally, this work is extended to study experimentally and theoretically the evolution of the output polarisation ellipticity, and experimentally the nonlinear dynamics of the light polarisation emitted by the QW spin VCSELs under polarised optical injection. Rich nonlinear dynamics of the optically injected QW spin-VCSEL are reported ranging from polarisation control, polarisation switching and bistability to periodic oscillations and chaos. Good agreement is found between measurements and calculations where theoretical results are available. We also report the first 1300 nm Quantum-Dot (QD) Semiconductor Disk Laser (SDL) using a very simple and compact laser configuration involving a high reflection (HR)-coated fibre as the top mirror. Moreover, by applying spin injection to the 1300 nm SDL via CW polarised optical pumping we also demonstrate the first 1300 nm QD spin Vertical-External-Cavity Surface-Emitting Laser (Spin-VECSEL). This is also accompanied by an investigation of the dynamics of the solitary 1300 nm QD spin-VECSEL. Finally, we present the first experimental study of the evolution of the output polarisation ellipticity and nonlinear dynamics of the 1300 nm QD spin-VECSEL under polarised optical injection. Our findings show nonlinear effects similar to the ones seen in optically injected QW spin-VCSELs.
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Bergeson, Jeremy D. "Spin-dependent transport phenomena in organic semiconductors." Columbus, Ohio : Ohio State University, 2007. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc%5Fnum=osu1167674229.
Full text
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Po-Hsiang, Wang. "Magneto-optical studies of optical spin injection in InAs quantum dot structures." Thesis, Linköpings universitet, Funktionella elektroniska material, 2012. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:liu:diva-75263.
Full textAbstract:
Optical spin injection in InAs/GaAs quantum dots (QDs) structures under cryogenic temperature has been investigated in this work using continuous-wave optical orientation spectroscopy. Circularly polarized luminescence from trions in the QDs was used as a measure for the degree of spin polarization of the carriers in the QD ground states. The efficiency of spin conservation of the carriers during the injection process into the QDs and also the influence of the nuclear spins in the QDs were studied both under zero and external magnetic field. It was shown in zero magnetic field that the spin states were less conserved during the injection process for correlated excitons and hot free carriers. While under the external magnetic field, measurements were done in Faraday configuration. Confined electron motion yielding the quantized Landau levels in the InGaAs wetting layer (WL) and lifting of the Landau level spin degeneracy was observed. Also possible spin thermalization in the InGaAs WL during spin injection process was found. Finally, the quench of hyperfine induced spin relaxation by dynamic nuclear polarization (DNP) in the QDs was discovered and believed to be a stronger effect under weak/zero magnetic field.
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Wang, N. Y. N. "Optical spin injection and XMCD in ultrathin magnetic films deposited on GaAs." Thesis, University of Salford, 2009. http://usir.salford.ac.uk/26959/.
Full textAbstract:
The primary aim of this work is to study optically excited spin injection over a ferromagnetic metal-semiconductor Schottky barrier. A novel experimental approach has been introduced which enables the determination of the sign in the magnetic asymmetry of the photocurrent, hence the sign in the spin polarisation. The magnetic ultrathin films are grown on GaAs substrates using an e-beam evaporation technique in an ultrahigh vacuum system. The elemental and chemical characterisation of the Fe/GaAs samples has been conducted using x-ray absorption spectroscopy (XAS) whilst x-ray magnetic circular dichroism (XMCD) is utilised to obtain the magnetic information. The temperature-dependent magnetic properties of the samples are examined and the orbital, spin moments are estimated with classical optical sum rules. The magneto-optical Kerr effect (MOKE) is also employed to characterise the magnetic properties of ultrathin Ni, Fe films on GaAs substrates. The study of the spin injection processes is carried out with photoexcitation of electrons using circularly polarised light. Pure left and right circularly polarised light obtained using a Soleil-Babinet compensator plays a key role in the study of the spin injection processes. The influence of the magnetization of the ultra thin magnetic films on the chirality-dependent photocurrents is attributed to the effect of the spin-polarised density of states of the ferromagnetic films. Interestingly, under appropriate experimental conditions, a negative magnetic asymmetry in the photocurrent can be observed with Ni films, which are known to have a negative spin polarization for the electrons near the Fermi level. The study focuses on the use of a non-normal incidence experimental geometry in which various experimental factors are carefully explored. The influences of photon energy on the magnetic asymmetry in photocurrent have been examined providing a better understanding of the spin injection process.
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Hu, Kaige. "Optically-injected spin current and its scattering effect in semiconductor quantum wells." Click to view the E-thesis via HKUTO, 2007. http://sunzi.lib.hku.hk/HKUTO/record/B39557571.
Full text
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Guan, Wei. "Ultrathin films on semiconductor substrates: growth, magneto-optical characteristics and spin injection." Thesis, University of Salford, 2007. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.490413.
Full textAbstract:
Ferromagnetic metal films on semiconductors are considered to be one of the most likely candidates to achieve an efficient spin injection at room temperature, which is one of the essential requirements for spintronics devices. The work presented focused on a study of the ferromagnetic film-semiconductor heterostructures, especially their magneto-optical properties and spin injection.
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Hu, Kaige, and 胡凱歌. "Optically-injected spin current and its scattering effect in semiconductor quantum wells." Thesis, The University of Hong Kong (Pokfulam, Hong Kong), 2007. http://hub.hku.hk/bib/B39557571.
Full text
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Li, Bin. "Electrical bistability in organic semiconductors and spin injection using organic magnetic semiconductor." The Ohio State University, 2012. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1334864514.
Full text
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Hill, Cory J. McGill T. C. "Investigation of spin injection and optical imaging with scanning probe microscopy techniques /." Diss., Pasadena, Calif. : California Institute of Technology, 2001. http://resolver.caltech.edu/CaltechETD:etd-12172004-153816.
Full text
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Pirkle, Wesley C. "Nontraditional architectures and spin processes in organic light emitting devices." Connect to this title online, 2005. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc%5Fnum=osu1111626474.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2005.Title from first page of PDF file. Document formatted into pages; contains xiv, 139 p.; also includes graphics (some col.) Includes bibliographical references (p. 132-139). Available online via OhioLINK's ETD Center
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Lerescu, Alexandru Ionuţ. "Spin and charge transport in a gated two dimensional electron gas." [S.l. : Groningen : s.n. ; University Library Groningen] [Host], 2007. http://irs.ub.rug.nl/ppn/304671568.
Full text
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Liu, Yanwei. "A study of magnetic ultrathin films on GaAs and optically excited spin injection." Thesis, University of Salford, 2005. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.490537.
Full textAbstract:
Ferromagnetic metal - semiconductor Schottky diode structures are believed to be one of the most likely candidates to achieve an efficient spin injection at room temperature, which is one of the essential requirements for spintronic devices. rhe work presented has been performed with the aim of achieving a comprehensive understanding of the complicated spin-dependent transport processes taking place in the ferromagnetic metal-semiconductor Schottky diode structures.