La magnétite Fe3O4 est un matériau prometteur pour l’électronique de spin, puisque des calculs de structure de bande la prédisent totalement polarisée en spin au niveau de Fermi. Ceci laisse supposer des effets de magnétorésistance importants pour des jonctions tunnel magnétiques utilisant Fe3O4 comme électrode. Dans ce contexte, nous avons fait croître des films de Fe3O4 d’épaisseurs nanométriques (entre 3 et 50 nm) sur des monocristaux de α-Al2O3 par épitaxie par jets moléculaires (EJM). Les films sont monocristallins mais présentent un grand nombre de parois d’antiphase qui sont responsables des anomalies magnétiques observées. Nous avons reproduit qualitativement le comportement magnétique des films à l’aide d’un modèle unidimensionnel, et nous avons confronté les résultats avec la taille caractéristique des parois d’antiphase. Nous avons trouvé les conditions de dépôt par EJM de couches de γ-Al2O3 (2-3 nm d’épaisseur) sur les films de Fe3O4, en contrôlant la stœchiométrie et la cristallinité de l’interface entre les deux oxydes. Les films de γ-Al2O3 présentent toutes les propriétés requises pour une barrière tunnel (continuité électrique, découplage magnétique entre les électrodes). Nous avons enfin étudié la polarisation en spin à l’interface Fe3O4/γ-Al2O3 par deux méthodes distinctes : – La photoémission résolue en spin, qui donne une valeur de – 40 % – La magnétorésistance tunnel (TMR) des jonctions Fe3O4/γ-Al2O3/Co, qui donne une valeur positive + 5 % pour l’électrode de Fe3O4 à température ambiante. Ce signe inattendu de la TMR pourrait s’expliquer par l’existence d’un certain désordre magnétique à l’interface, induit par les parois d’antiphase, mais aussi par la présence d’états localisés dans la barrière (tunnel résonant).
Laboratoire Léon Brillouin