Spintronic with semiconductors

Jean-Marie George; Marc Elsen; V. Garcia; Henri Jaffrès; Richard Mattana

doi:10.1016/j.crhy.2005.10.009

Spintronic with semiconductors

Jean-Marie George ¹ ; Marc Elsen ¹; V. Garcia ^1,²; Henri Jaffrès ¹; Richard Mattana ¹

¹ Unité Mixte de Physique CNRS/Thales, route départementale 128, 91676 Palaiseau cedex, France and Université Paris-Sud, 91405 Orsay, France
² Institut des NanoSciences de Paris, universités Paris 6 et Paris 7, CNRS UMR 7588, 140, rue de Lourmel, 75015 Paris, France

Comptes Rendus. Physique, Spintronics, Volume 6 (2005) no. 9, pp. 966-976.

Abstract
Résumé

Soon afterwards the discovery of the giant magnetoresistance in metallic multilayers, researchers have attempted to integrate spintronic properties with semiconductor materials. They came up against several difficulties related to the structural and electronic properties of the ferromagnetic metal-semiconductor interface. We will report on the recent progress made in this field of spintronic with semiconductors. First of all we will explain the interfacial resistance conditions required to inject and detect efficient spin current in a semiconductor and in a second part we will show that efficient spin injection experiments have been now achieved thanks to the addition of a tunnel resistance at the interface. We will then report on the magnetoresistance experiment performed with diluted magnetic semiconductors as ferromagnetic material. This type of material can constitute an alternative road to achieving electrical control spintronic devices. Finally, we will finish by reporting on research for a highly spin-polarized source to inject spin-polarized current in a semiconductor. It will be mainly focused on tunnel magnetoresistance junctions with semiconductor barriers and hot electron transistor.

Peu après la découverte de la magnétorésistance géante dans des multicouches métalliques, les chercheurs ont essayé d'intégrer les propriétés de l'électronique de spin avec celles des semiconducteurs. Les difficultés rencontrées sont liées aux propriétés structurales et électroniques de l'interface métal-semiconducteur. Plus récemment des avancés significatives ont été réalisées. Nous décrirons les progrès récents réalisés dans ce domaine de l'électronique de spin avec semiconducteurs. Dans un premier temps nous montrerons quelles sont les conditions requises afin d'injecter et de détecter efficacement un courant de spin dans un semiconducteur. Ces conditions peuvent être déduites de considérations théoriques. Nous montrerons qu'une injection électrique de spins peut être obtenue grâce à l'insertion d'une résistance d'interface entre le métal ferromagnétique et le semiconducteur. Ensuite nous décrirons des expériences de magnétorésistance réalisées avec un semiconducteur magnétique dilué comme matériau ferromagnétique. Ce type de matériaux peut constituer une alternative pour réaliser des dispositifs d'électronique de spin contrôlés électriquement. Enfin nous décrirons les recherches effectuées sur les sources de courant fortement polarisées en spin. Nous nous limiterons aux jonctions tunnel magnétiques dont les barrières sont composées de semiconducteurs et au transistor d'électrons chauds.

Published online: 2005-11-01

DOI: 10.1016/j.crhy.2005.10.009

Keywords: Spintronic, Ferromagnetism, Semiconductors
Mots-clés : Electronique de spin, Ferromagnétisme, Semiconducteurs

Author's affiliations:

Jean-Marie George ¹; Marc Elsen ¹; V. Garcia ^{1, 2}; Henri Jaffrès ¹; Richard Mattana ¹

¹ Unité Mixte de Physique CNRS/Thales, route départementale 128, 91676 Palaiseau cedex, France and Université Paris-Sud, 91405 Orsay, France
² Institut des NanoSciences de Paris, universités Paris 6 et Paris 7, CNRS UMR 7588, 140, rue de Lourmel, 75015 Paris, France

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Jean-Marie George; Marc Elsen; V. Garcia; Henri Jaffrès; Richard Mattana. Spintronic with semiconductors. Comptes Rendus. Physique, Spintronics, Volume 6 (2005) no. 9, pp. 966-976. doi : 10.1016/j.crhy.2005.10.009. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2005.10.009/

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