Proximité magnétique et effet magnéto-électrique dans l'hétérostructure graphène/EuO

Le domaine de la spintronique ne s'intéresse pas seulement à la recherche en physique fondamentale, mais aussi à la technologie des dispositifs avancés qui bénéficient d'une vitesse de fonctionnement élevée, d'une faible consommation d'énergie et d'une densité d'intégration élevée. Dans ce travail de thèse, nous avons exploré l'hétérostructure multifonctionnelle EuO/graphène pour des applications spintroniques. Nous avons développé un moyen simple de réaliser des films minces ferromagnétiques EuO sur du graphène en utilisant une technique topotactique. Nous obtenons, à une épaisseur seuil, de l'EuO polycristallin à l'interface graphène qui provoque un effet Hall anormal (AHE) et un effet magnétorésistif original dans le graphène, tous deux liés à la direction de l'aimantation de l'EuO et non directement au champ magnétique appliqué. De plus, l'aimantation de la couche EuO obtenue montre une phase superparamagnétique originale au-dessus de la température ambiante (jusqu'à 350 K) en raison de la présence de polarons magnétiques. De plus, nous avons observé par des mesures de transport direct que la contrainte biaxiale du substrat de graphène induit une polarisation électrique spontanée (18 μC/cm2 à température ambiante) dans l'EuO mince, ce qui est proche de la prédiction théorique (25 μC/cm2) et n'est pas rapporté dans la littérature actuelle. De plus, les films multiferroïques EuO présentent un effet magnétoélectrique rare. Un tel système avec la coexistence d'une forte polarisation ferroélectrique et d'une grande magnétisation à température ambiante est hautement souhaitable pour les applications de dispositifs. Nous devons souligner que la méthode de croissance topotactique peut être utilisée pour des applications industrielles car elle ne nécessite pas de techniques de croissance épitaxiale délicates et coûteuses et constitue une approche simple pour la croissance de films de haute qualité.