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Séance de cours

Magnétorésistance: GMR et TMR

Dans cours

PHYS-745: Spin Dynamics

The course is conceived in the perspective of understanding the fundamentals of spintronics. This implies learning about magnetism at the quantum mechanical level, mechanisms for spin relaxation and spin transport, including Berry phase. Various forms of ...

Description

Cette séance de cours couvre la perspective historique, la découverte et le prix Nobel de la résistance au magnéto géant (GMR), ainsi que la Magnétorésistance au tunnel (TMR). Elle s'enfonce dans la structure des capteurs GMR, le phénomène de magnétorésistance et la dynamique de spin derrière la magnétorésistance.

Enseignant·e

Jean-Philippe Ansermet

Jean-Philippe Ansermet was born March 1, 1957 in Lausanne (legal origin Vaumarcus, NE). He obtained a diploma as physics engineer of EPFL in 1980. He went on to get a PhD from the University of Illinois at Urbana-Champaign where, from 1985 to 1987, he persued as post-doc with Prof. Slichter his research on catalysis by solid state NMR studies of molecules bound to the surface of catalysts. From 1987 to 1992 he worked at the materials research center of Ciba-Geigy, on polymers for microelectronics, composites, dielectrics and organic charge transfer complexes. In March 1992, as professor of experimental physics, he developed a laboratory on the theme of nanostructured materials and turned full professor in 1995. Since 1992, he teaches classical mechanics, first to future engineering students, since 2004 to physics majors. Since 2000, he teaches thermodynamics also, to the same group of students. He offers a graduate course in spintronics, and another on spin dynamics. His research activities concern the fabrication and properties of magnetic nanostructures produced by electrodeposition. His involvement since the early days of spintronics have allowed him to gain recognition for his work on giant magnetoresistance (CPP-GMR), magnetic relaxation of single nanostructures, and was among the leading groups demonstrating magnetization reversal by spin-polarized currents. Furthermore, his group uses nuclear magnetic resonance , on the one hand as means of investigation of surfaces and electrodes, on the other hand, as a local probe of the electronic properties of complex ferromagnetic oxides.

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Spintronique

La spintronique, électronique de spin ou magnétoélectronique, est une technique qui exploite la propriété quantique du spin des électrons dans le but de stocker des informations. L’article Giant Magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr Magnetic Superlattices publié par Albert Fert et son équipe en 1988 est considéré comme l’acte de naissance de la spintronique. L'électronique classique repose sur une propriété essentielle d'une particule élémentaire (électron), sa charge électrique.

Prix Nobel

Le prix Nobel (Nobelpriset) est une récompense de portée internationale. Remis pour la première fois en 1901, les prix sont décernés chaque année à des personnes , par leurs inventions, découvertes et améliorations dans différents domaines de la connaissance, par l'œuvre littéraire la plus impressionnante, ou par leur travail en faveur de la paix, suivant ainsi les derniers vœux d'Alfred Nobel, inventeur de la dynamite. Au , les prix sont décernés pendant tout le mois d’octobre de chaque année.

Magnétorésistance à effet tunnel

En physique, la magnétorésistance à effet tunnel, ou magnétorésistance tunnel (abrégée TMR) est une propriété qui apparaît dans une jonction tunnel. Une jonction tunnel est, sous sa forme la plus simple, une mince barrière isolante entre deux électrodes conductrices. Le passage du courant se fait par effet tunnel à travers cette barrière. Pour qu'un courant tunnel soit possible l'épaisseur de cette barrière ne doit pas excéder 1 à 2 nanomètres.

Moment magnétique

En physique, le moment magnétique est une grandeur vectorielle qui permet de caractériser l'intensité d'une source magnétique. Cette source peut être un courant électrique, ou bien un objet aimanté. L'aimantation est la distribution spatiale du moment magnétique. Le moment magnétique d'un corps se manifeste par la tendance qu'a ce corps à s'aligner dans le sens d'un champ magnétique, c'est par exemple le cas de l'aiguille d'une boussole : le moment que subit l'objet est égal au produit vectoriel de son moment magnétique par le champ magnétique dans lequel il est placé.

Prix Nobel de physique

vignette|Le diplôme du Prix Nobel de Physique attribué pour moitié à Pierre et Marie Curie, l'autre moitié étant attribuée à Henri Becquerel, dont le nom figure sur la récompense attribuée au couple (1903). Le prix Nobel de physique est une récompense attribuée par la fondation Nobel, selon les dernières volontés du testament du chimiste Alfred Nobel. Il distingue des figures scientifiques éminentes ayant rendu de grands services à l'humanité par une œuvre et des travaux considérés comme une exceptionnelle contribution en physique.

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Explore le rôle central de la mécanique quantique dans l'électronique et ses applications pratiques dans la technologie moderne.

Boltzmann (II) : Formalisme en phase de Berry

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Champs magnétiques et équations de Maxwell

Explore les champs magnétiques, les forces, les dipôles et les équations de Maxwell, y compris l'absence de monopôles magnétiques et les applications pratiques des champs magnétiques.

Dynamique du spin dans le champ magnétique dépendant du temps

Couvre la dynamique du spin dans un champ magnétique dépendant du temps, en se concentrant sur le Hamiltonien générant la dynamique.

Effet Hall Quantique

Explore l'effet Hall quantique, couvrant les équations semi-classiques, les niveaux de Landau, les découvertes du prix Nobel et la quantification de l'énergie.

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