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Dynamique d’électrons et de spin

Dynamique d’électrons et de spin

L’étude de la dynamique de spin est le sujet historique du groupe, initié par la première observation du pompage optique basé sur l’injection optique d’électrons polarisés de spin dans un semi-conducteur (le silicium) par les techniques de résonance magnétique.

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Effets de couplage charge/spin

Les électrons dans les semi-conducteurs sont souvent traités comme des particules classiques, mais ce n’est pas possible dès que la densité électronique soit supérieure à une densité critique appellée "densité d’états effective". Au-dessus de cette densité le semi-conducteur devient dégénérée et il faut les traités comme des fermions. A travers le principe de Pauli, la nature quantique des électrons a des effets profonds sur le transport de spin.

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Semi-conducteurs 2D

La dynamique de spin des électrons dans les semi-conducteurs multi-vallées est complexe mais riche. Dans les matériaux dites "à gap direct" l’interaction spin-orbite donne lieu à une texturation en spin de la zone de Brillouin, tandis que les matériaux dites "à gap indirect" montrent un couplage entre les propriétés mécaniques du solide et les spins électroniques.

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Surfaces chirales

La forte connexité entre chiralité et magnétisme est un domaine émergeant, qui repose sur les propriétés des objets chiraux (molécules, états de surfaces) à agir comme filtre à spin électronique. Par analogie avec l’activité optique des objets chiraux (absorption différentielle de la lumière polarisée), les spins électroniques qui sont de facto de nature chirale interagissent avec les molécules chirales en donnant une asymétrie de diffusion dépendant du spin.

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Pulses laser courtes

Les nouveaux dispositifs spintronique impliquent de fonctionner à différentes échelles de temps dictées par les interactions entre le spin des électrons, leur charge et le réseau cristallin. Il est désormais possible, grâce au laser pulsé femtoseconde de générer des densités électroniques hors d’équilibre.

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