20.06.2013

Un nouveau tour dans le domaine de l’électronique

Des physiciens de l’Université de Fribourg et de la Queen Mary University de Londres ont donné un important apport à la compréhension des semi-conducteurs organiques, qui peuvent être utilisés pour créer des appareils électroniques plus performants.

Lors d'un "spin", l'électron tourne autour de son axe, un peu à la manière d’une toupie. (Image: Thinkstock)

La course actuelle à la miniaturisation électronique va toucher bientôt à une limite qu’il ne sera pas possible de dépasser avec les techniques et les concepts actuels, basés sur la charge électrique de l’électron. L’électronique basée sur le spin, dénommée « spintronique », apparaît comme une bonne voie pour contourner cette impasse. Le spin est une propriété quantique d’une particule. On peut approximativement se la représenter en imaginant un électron tournant autour d’un axe, un peu à la manière d’une toupie. Tant que le spin ne change pas avec le temps, on parle de «cohérence de spin». Cette cohérence revêt une grande importance dans la conception d’un matériel électronique capable de stocker ou de traiter de l’information. Pour être performants, les matériaux utilisés doivent, en effet, être capables de conserver cette «cohérence de spin» le plus longtemps possible.

Micro-électronique plus performante

Au Département de physique de l’Université de Fribourg Laura Nuccio, une chercheuse du groupe du Prof. Christian Bernhard a examiné les raisons pour lesquelles la cohérence de spin n’est pas conservée dans les semi-conducteurs organiques, matériaux actuellement utilisés dans les LED et d’autres appareils micro-électroniques. Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec le groupe du Prof. Alan Drew de la Queen Mary University de Londres et d’autres groupes en Europe et aux Etats-Unis. En effet, au bout d’un certain temps, les spins «oublient» la direction de leur spin (ce qui signifie que, si on imagine toujours les électrons comme de petites sphères tournant tous autour d'un axe dans la direction horaire, celles-ci vont, après un moment, se mettre à tourner dans des directions differentes). Ce phénomène est connu sous le nom de «relaxation de spin». Laura Nuccio explique: «Nous avons effectué une série de mesures de la relaxation de spin dans différentes molécules organiques et nous avons découvert qu’une interaction entre le spin et le mouvement de l’électron, appelée interaction spin-orbite, habituellement négligée dans ce domaine, joue un rôle actif et très important dans le processus de relaxation de spin».

La compréhension de ce phénomène est d’un grand intérêt scientifique et technologique, car contrôler le spin permettra de concevoir un nouveau type d’appareils électroniques, reposant sur celui-ci plutôt que seulement sur la charge électrique. Ainsi, à terme, il sera possible de produire des dispositifs moins exigeants en énergie, avec des coûts de fabrication plus bas et de meilleures propriétés mécaniques, qui pourraient être utilisés pour fabriquer des appareils électroniques portables.

Les résultats de cette recherche ont été publiés dans la revue Physical Review Letters.
Lien vers l’article:
http://prl.aps.org/abstract/PRL/v110/i21/e216602

Contact: Prof. Christian Bernhard, Département de physique 026 300 90 70, christian.bernhard@unifr.ch