Manipulation de l’aimantation dans le composé ferromagnétique GaMnAs – Mangas

L’état d’aimantation d’un objet ou d’une particule ferromagnétique est un bit d’information simple et robuste. Il a été utilisé pendant des décennies pour stocker de l’information dans les disques durs. Dans ces composants l’état d’aimantation est contrôlé par l’application d’impulsions de champ magnétiques courtes et localisées. Aller au delà de cette technique, avec des méthodes alternatives, pourrait accroître considérablement les possibilités de stockage et de logique dans des cellules ou circuits magnétiques. Notre projet est au cœur de cette thématique. Nous proposons ici d’étudier plusieurs concepts pour manipuler l’aimantation en utilisant des stimuli non-magnétiques dans un matériau ferromagnétique particulier : le semiconducteur ferromagnétique GaMnAs. Dans ce composé l’origine du ferromagnétisme est singulière, il est lié à la nature composite de ce matériau, à la fois magnétique et semiconducteur. La phase ferromagnétique est induite par le couplage d’échange entre le spin de porteurs et les moments magnétiques du manganèse. Cette propriété donne lieu à un fort couplage entre les propriétés magnétiques et semiconductrices, une opportunité unique pour explorer de nouvelles pistes pour la manipulation de l’aimantation.
Dans ce projet, les techniques que nous étudierons sont les manipulations utilisant i) un courant de spin pour le renversement de l’aimantation et le déplacement de parois de domaine, ii) la contrainte, iii) des impulsions lumineuses et iv) des champs électriques. Plusieurs d’entre eux ont déjà été démontrés dans les systèmes métalliques, nous envisageons dans ce cas de mettre en évidence les modifications liées à la nature de ce composé semiconducteur. Cette comparaison apportera un éclairage complémentaire sur les mécanismes réalisant la manipulation de l’aimantation. D’autres, comme la manipulation par un champ électrique, sont spécifiques à ce composé. Nous déterminerons alors la versatilité de ces techniques pour obtenir de larges changements de direction et d’amplitude de l’aimantation.
Pour atteindre ces objectifs, le consortium ressemblera la grande majorité des acteurs de la communauté française travaillant sur le composé GaMnAs. Nous pensons que ce projet renforcera notre réseau et nous donnera une position internationale forte sur le sujet de la manipulation de l’aimantation. Au delà de la communauté des semiconducteurs ferromagnétiques, ce projet implique de nouveaux participants, comme des spécialistes de l’optique ou de l’acoustique picoseconde, et propose ainsi de nouvelles et ambitieuses collaborations.