TOAST - PEPR Spin

Aperçu

Développer une technologie THz basée sur le spin

Jon Gorchon, Institut Jean Lamour

Les développements récents dans le domaine de la spintronique ultrarapide ont eu un impact important sur la gamme spectrale THz avec le développement d’une première génération d’émetteurs spintroniques THz. Ceux-ci consistent en une simple hétérostructure magnétique d’une épaisseur de l’ordre du nanomètre, capable de générer efficacement un rayonnement à très large bande (de 0,3 à 30 THz) lors de l’excitation par une impulsion laser ultra-courte. L’émission THz obtenue par ces dispositifs spintroniques est quasiment indépendante de la longueur d’onde du laser et la polarisation de l’émission peut être réglée arbitrairement (par l’aimantation), ce qui en fait une source incroyablement polyvalente.

L’approche spintronique THz au cœur du projet TOAST promet d’avoir un impact important sur l’émission dans la bande 5-12 THz, dans laquelle les sources THz actuelles (par exemple les lasers à cascade quantique THz) ne peuvent pas fonctionner en raison de l’absorption des phonons dans les matériaux qui les constituent.

Le concept étant récent, il existe une grande marge d’amélioration en termes de puissance, de modulation et d’agilité. Un des objectifs dans le projet TOAST sera d’atteindre une puissance d’émission de 0,2 mW (gain de performance x 10 par rapport à l’état de l’art) et de démontrer une modulation rapide (MHz). Un autre objectif concernera des aspects plus fondamentaux de dynamique d’aimantation ultra-rapide en particulier avec des matériaux antiferromagnétiques visant le développement de détecteurs THz spintroniques. Les composants de spin sur puce pourraient couvrir toute la chaîne d’émission, de manipulation et de lecture des informations basées sur le spin.

Le consortium

Institut Jean Lamour (CNRS, Nancy), Laboratoire Albert Fert (CNRS, Palaiseau), Service de Physique de l’Etat Condensé (CEA, Gif-sur-Yvette), SPINTEC (CEA, Grenoble), Laboratoire de Physique de L’Ecole Normale Supérieure (CNRS, Paris), Institut de physique et de chimie des matériaux de Strasbourg (CNRS, Strasbourg), Institut Jean Lamour (Université de Lorraine), Institut des Molécules et Matériaux du Mans (Le Mans Université), Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses (CNRS, Grenoble), Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (CNRS, Villeneuve-d’Ascq)