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Le spin supplantera-t-il la charge ?

Aujourd'hui, tous les composants électroniques à base de semi-conducteurs fonctionnent sur un principe simple : le transport des charges électroniques. Et si, au lieu de la charge, on utilisait le spin - la rotation propre - de l'électron ? Ce rêve, bon nombre d'ingénieurs le font. Seulement, injecter des électrons dotés d'un spin particulier dans un semi-conducteur n'est pas une mince affaire. Deux équipes de chercheurs allemands, américains et japonais ont pourtant relevé ce défi, avec un certain succès.Sur le vieux continent, les scientifiques de l'université de Würzburg ont tout d'abord utilisé un semi-conducteur semi-magnétique (le BeMnZnSe) pour polariser les électrons, c'est-à-dire aligner tous les spins. Les particules ont ensuite été introduites dans une couche non magnétique d'arséniure de gallium. Mais comment être sûr que le transfert a réussi ? En fait, la couche d'arséniure de gallium faisait partie d'un dispositif couramment utilisé : une diode électroluminescente ou LED. Ce composant semi-conducteur a la particularité d'émettre de la lumière. Les électrons excités entraînent l'émission de photons en retournant spontanément à leur état de repos. Donc, des électrons polarisés émettent des photons eux-mêmes polarisés. Les chercheurs allemands ont ainsi mesuré une efficacité de 90 %. Seul bémol : la température à laquelle ils ont dû travailler. Le matériau employé pour aligner les spins fonctionne bien à basse température, de l'ordre du Kelvin. En revanche, il devient pratiquement inefficace à température ambiante. De l'autre côté de l'Atlantique, le son de cloche est différent. L'équipe américano-japonaise a décidé de polariser, non plus les électrons, mais les charges positives. Ces trous ont alors été injectés du "polarisateur" (GaMnAs) à un puits quantique configuré en LED à travers une couche d'arséniure de gallium. En se recombinant à des électrons non polarisés, introduits eux aussi dans le puits quantique, les trous ont émis de la lumière. Malheureusement, si la polarisation des trous dans le GaMnAs frôle les 100 %, celle de la lumière atteint difficilement les 2 %. "Les raisons d'une si faible efficacité ne sont pas claires, commente Michael Oestreich, de l'université de Marburg (Allemagne). Mais l'orientation du spin d'un trou est beaucoup moins stable que celle d'un électron et disparaît extrêmement rapidement, même dans un puits quantique. "Ces expériences annoncent-elles la naissance prochaine de composants électroniques fonctionnant avec des spins d'électrons ? Avant de répondre par l'affirmative, il faudra allier l'efficacité allemande à une température plus modérée, comme celle des expériences américano-japonaises. En attendant, les plans des transistors, des mémoires ou même des ordinateurs à spin dormiront dans les tiroirs.

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