Transport électronique polarisé en spin dans les contacts atomiques de fer

Manuscrit de la thèse Résumé : Cette thèse est consacrée à l’étude théorique du transport électronique dans les contacts atomiques magnétiques. L’objectif principal est d’expliquer la magnétorésistance anisotrope géante mesurée expérimentalement dans les jonctions à cassure de fer. Dans ce but, nous développé une méthode de calcul de la conductance des nanostructures magnétiques. Le calcul est effectué en deux étapes. Dans un premier temps, la structure électronique du contact est déterminée de manière autocohérente dans une base d’orbitales atomiques spd à l’aide d’un modèle de liaisons fortes étendu au magnétisme. Les propriétés magnétiques sont décrites à l’échelle atomique par un modèle d’interaction inter-électronique. Pour permettre la description de l’anisotropie magnétique du système, le magnétisme non-colinéaire, le couplage spin-orbite ainsi que les effets de polarisation orbitale sont pris en compte. Dans un second temps, les propriétés de transport électronique du système sont déterminées à l’aide d’un formalisme de Landauer où le transport est considéré comme cohérent et élastique ce qui est justifié pour un conducteur de taille atomique à basse température et sous de faibles tensions. La conductance est alors directement proportionnelle à la probabilité de transmission des électrons à travers le système. Cette transmission est calculée à partir de la fonction de Green du système. Cette méthode de calcul est appliquée à l’étude de la magnétorésistance anisotrope des contacts de fer. Plusieurs géométries de contact, allant du fil monoatomique parfait aux systèmes réalistes, sont comparées. Nos résultats révèlent le rôle prépondérant joué par la géométrie du contact et des effets de polarisation orbitale. Nous montrerons que notre modèle rend parfaitement compte des observations expérimentales et prédit également un comportement d’hystérétique qui a également été observé.

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IRAMIS-SPCSI