Soutenance de thèse – Emma Aoustin

Le jeudi 17 décembre à 15h (auditorium TRT), Emma Aoustin  soutiendra sa thèse intitulée « Spintronique moléculaire : de monocouches de molécules redox aux jonctions tunnel magnétiques commutables », préparée sous la direction de Richard Mattana et Pierre Seneor. 

Membres du jury de thèse:
Stéphane Lenfant, directeur de recherche à l’IEMN Lille, rapporteur
Simon Tricard, directeur de recherche à LPCNO Toulouse, rapporteur
Amandine Bellec, directrice de recherche à MPQ Paris-Cité, examinatrice
Céline Dablemont, maîtresse de conférences à l’ISMO Orsay, examinatrice

Résumé :

La spintronique a révolutionné l’électronique moderne dans le domaine du stockage de l’information ou bien la détection de champs magnétiques. L’intégration de molécules dans des dispositifs a donné naissance à la spintronique moléculaire offrant de nouvelles perspectives pour la spintronique et présentant de nombreux avantages : grande variété de fonctions, ingénierie à l’échelle moléculaire, faible coût et flexibilité.

Ces travaux de thèse portent sur l’étude de monocouches auto-assemblées (SAMs) de molécules redox de la famille des polyoxométalates (POMs), avec une attention particulière sur leurs propriétés de transport et leur intégration dans des jonctions tunnel magnétiques (MTJs). Les POMs sont reconnus pour leurs remarquables propriétés d’oxydoréduction, ils sont capables d’accepter et de céder plusieurs électrons de manière réversible. L’objectif de cette thèse a été d’étudier comment la commutation des POMs affecte les propriétés de transport dépendant du spin des dispositifs de spintronique. Les concepts de spintronique et de spintronique moléculaire ont été d’abord introduits. Après présentation des molécules utilisées, la procédure de fonctionnalisation d’une surface ferromagnétique par des POMs a été présentée ainsi que les méthodes de caractérisation de cette monocouche. Ensuite, des caractérisations électriques locales ont été menées par CT-AFM, démontrant qu’il était possible d’adresser électriquement ces molécules. Une commutation réversible de la conductance des molécules a été obtenue sous l’action d’un stimulus électrique ainsi que sous illumination UV. Dans un second temps, les molécules ont été intégrées dans des dispositifs complets de spintronique NiFe/POM/Co. Les mesures de transport ont confirmé un régime de conduction par effet tunnel à travers les molécules. Un signal clair de magnétorésistance tunnel (TMR) a pu être obtenu à température ambiante. Enfin, il a été montré que la commutation in situ de l’état redox des molécules au sein des MTJs modifiait la résistance et impactait le signal de TMR. Ces travaux ont permis ainsi de démontrer le potentiel des molécules redox pour le développement de dispositifs spintroniques multifonctionnels et commutables.