Electronique moléculaire, Electrochimie, Magnétorésistance, Electrogreffage, Nanoscience, Spintronique organique, Transport de spin

La spintronique organique, qui associe l'électronique moléculaire à la spintronique, est un nouveau domaine de recherche prometteur pour appliquer le coût de production bas, la flexibilité et la polyvalence des molécules organiques dans les dispositifs spintroniques, avec des avantages tels qu'une longue longueur de diffusion de spin et un faible couplage spin-orbite. Cependant, ces deux dernières décennies, le dépôt de molécules dans les valves de spin organique s'est limité à la vaporisation thermique, qui est restreinte à un nombre limité de molécules, ou à d'autres méthodes physiques. Dans le cadre de cette étude, une technique de réduction électrochimique pour le greffage de molécules a été développée et appliquée pour intégrer des molécules dans des jonctions tunnel magnétiques (MTJs) avec des avantages tels qu'un dépôt rapide, un contrôle de l'épaisseur, sans trous et une intégration robuste. L'objectif principal de ce projet est de greffer des molécules sur des électrodes de ferromagnétisme (FM)/graphène par technique de réduction électrochimique, et d'étudier la propriété de transport dépendant du spin dans des MTJs à base de molécules de diazonium de nitrobenzène (NB) et d'anthraquinone (AQ). L'analyse de la spectroscopie photoélectronique des rayons X (XPS) confirme que le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) de graphène sur FM peut protéger parfaitement les électrodes de FM de l'oxydation, en outre, il identifie les molécules qui ont été greffées avec succès sur l'électrode de FM/graphène par processus de réduction électrochimique. Par conséquent, j'ai fabriqué des MTJs Ni/graphène/NB/Co et Co/graphène/AQ/Co. Grâce à la réduction électrochimique, je peux contrôler l'épaisseur des films moléculaires à 3~4 nm, comme caractérisé par la microscopie électronique en transmission à haute résolution (HRTEM). Par conséquent, les expériences de caractérisation du champ magnétique ont montré un effet d'inversion abrupte de la magnétorésistance tunnel (TMR) dans la jonction Ni/graphène/NB/Co. Ces résultats indiquent qu'il existe une relation positive entre un tel effet de filtrage de spin et la propriété de spinterface du groupe NO2 couplé à l'électrode de Co. Les données expérimentales les plus significatives dans les MTJs Co/graphène/AQ/Co présentent deux grandes valeurs de TMR -16% et -30% se produisant respectivement à -70 mV et 110 mV, tandis qu'une valeur de TMR de +10% a été observée à 10 mV. Une implication de ce résultat est la possibilité qu'un effet d'interférence quantique module le transport dépendant du spin dans les MTJ Co/graphène/AQ/Co. Ces résultats de recherche représentent une avancée supplémentaire vers l'adaptation du transport dépendant du spin dans les MTJ par des molécules fonctionnelles. Grâce à la technique de réduction électrochimique, nous pouvons greffer de nombreuses autres molécules fonctionnelles sur des électrodes FM/graphène, telles que le viologène et les radicaux. Notre récent travail sur les jonctions Au/viologène/Ti/Au montre un effet de magnétorésistance organique (OMAR). Cette étude fournit une étude opportune et nécessaire du transport dépendant du spin dans les MTJ à base de viologène.