Les fondements de l’interaction Rashba utilisée en spintronique sont remis en question par les récentes découvertes de Julien Varignon, chercheur au laboratoire de Cristallographie et Sciences des Matériaux. Dans une étude novatrice publiée dans la revue de référence Physical Review Letters, Julien Varignon a révélé des phénomènes inattendus concernant l’interaction spin-orbite dans le composé SrTiO3, un matériau clé de l’électronique à base d’oxyde qui remet en question des paradigmes bien établis dans ce domaine de recherche.
Financée par l’ANR Contrabass et avec le bénéfice de l’accès aux calculateurs de pointe du CRIANN (projet 2020005 et 2007013) et du CINES (projet DARI A0080911453), cette étude met en évidence l’importance de la recherche fondamentale et de la collaboration interdisciplinaire dans la quête de l’innovation technologique.
Depuis la découverte de la magnétorésistance géante en 1988 par Albert Fert (prix Nobel de physique 2007), la spintronique a ouvert la voie à une multitude d’applications révolutionnaires comme le stockage de l’information (mémoire) et les capteurs. Récemment, l’attention s’est portée sur l’interaction spin-orbite dans les matériaux non centrosymétriques dans lesquels de forts déplacements polaires sont présents. Ceci permet une interaction spin-orbite de type Rashba dont on pensait que l’amplitude était proportionnelle aux déplacements polaires.
À partir de simulations numériques visant à résoudre le problème électronique dans la matière, les études menées par Julien Varignon montrent que le composé SrTiO3 n’obéit pas à la règle usuelle. En réalité, des déplacements polaires de plus en plus grands ont tendance à détruire les effets Rashba. Ce phénomène surprenant est expliqué par une dépendance de l’interaction Rashba inversement proportionnelle aux levées de dégénérescence des niveaux électroniques du Ti provoquées par les déplacements polaires.
Les découvertes de Julien Varignon ouvrent de nouvelles voies pour repousser les frontières de la spintronique et révéler les mystères des matériaux qui la composent.