Une nouvelle lumière sur les dispositifs spintroniques organiques
L'association de métaux ferromagnétiques et de matériaux moléculaires a ouvert la voie à de nouveaux dispositifs, dotés de fonctionnalités originales. Le nouveau domaine de la spintronique organique a soulevé un grand intérêt ces dernières années. Les dispositifs spintroniques organiques, comme des diodes de spin, sont particulièrement intéressants car ils tirent parti du spin à longue durée des semi-conducteurs organiques. En revanche, on n'a que peu d'informations sur le transport de charge et de spin dans ces matériaux. Le projet HELIOS («High-efficiency light-emitters with organic spintronics»), financé par l'UE, a cherché à injecter des courants à polarisation de spin dans des couches de semi-conducteurs organiques, en vue d'améliorer le rendement énergétique de LED. Les scientifiques ont étudié la corrélation entre l'ordre moléculaire, la conductivité des charges et le transport de spin, et l'impact de ces propriétés sur le rendement de l'émission de lumière. Le pentacène est un composé organique polymorphe par nature, aussi les membres du projet ont-ils commencé par l'étudier. Cependant, il réagit trop facilement avec l'oxygène et ils sont donc passés à d'autres semi-conducteurs organiques comme l'anthracène. Le projet a cherché à injecter le spin à l'interface de matériaux ferromagnétiques et organiques, et sur des couches minces. Les scientifiques ont étudié comment des couches de fluorure de lithium modifiaient le spin des électrons passant par des diodes de spin. Ils ont constaté qu'il était possible de contrôler l'orientation du spin dans des diodes de spin organiques ainsi que dans des jonctions tunnel magnétiques minérales, en changeant l'ordre de dépôt des couches. Les scientifiques ont optimisé une méthode de lithographie, utilisant des composés fluorés pour fabriquer des transistors sur des couches minces ou des monocristaux organiques. Ces transistors avaient de meilleures caractéristiques (longueur de canal et tension de grille inférieurs) que les dispositifs organiques fabriqués via d'autres méthodes de lithographie. Ceci résulte de l'interface bien nette entre les matériaux organiques et métalliques. Cependant, les scientifiques ne sont pas arrivés à réduire la longueur du canal pour observer l'injection de spin. Les travaux d'HELIOS représentent une étape essentielle pour mettre au point des dispositifs basés sur la spintronique des semi-conducteurs organiques. Les résultats devraient conduire à des progrès révolutionnaires en électronique.
Mots‑clés
Diodes électroluminescentes, courants à polarisation de spin, semi-conducteurs organiques, spintronique organique, diodes de spin
