Centre for Nanosciences and Nanotechnology - Marcoussis Campus
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Physique et Technologie des Nanostructures > Nanomagnetism and mesoscopic spintronics
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MesoSpin

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Quantum spintronics is an emerging field of spin electronics in nanostructures, which uses the phase of a coherent spin current or of a localized single spin (cf. Fig.1). The MesoSpin project developped by the PhyNano Team is a new proposal for the spin manipulation of a coherent spin current, which is based on the use of exchange interaction rather than of spin-orbit coupling (cf. Fig.2).

Our on-going work now focuses on the dephasing induced by a single magnetic domains wall, pinned at a nanoconstriction in a (Ga,Mn)As nano-Hall bar. Here is a proposal for a PhD thesis work, in french...thèse.

MesoSpin Project
Fig.1: The MesoSpin project at LPN
Phase Coherent Spin Manipulation
Fig.2: Alternative proposal for the spin manipulation of a coherent spin current, using exchange interaction.
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Puce Members

Contacts

 Faini Giancarlo  (+33) 1 69 63 61 26  

And also...

 Gennser Ulf  (+33) 1 69 63 61 31  
 Mailly Dominique  (+33) 1 69 63 61 27  

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Puce Publications

Publication in journals
  • Joule heating and current-induced domain wall motion , J. Curiale, A. Lemaître, T. Niazi, G. Faini, V. Jeudy, J. Appl. Phys. 112, 103922 (2012)
  • The influence of thermal activation and the intrinsic temperature dependence of the spin torque effect in current-induced domain wall motion , P. Dagras, M. Klaui, M. Laufenberg, D. Bedau, L. Vila, G. Faini, J. A. C Bland, C. A. F Vaz, U. Rudiger, J. Phys. D 40, 1247 (2007)
  • Universal conductance fluctuations in epitaxial GaMnAs ferromagnets: dephasing by structural and spin disorder , L. Vila, R. Giraud, L. Thevenard, A. Lemaître, F. Pierre, J. Dufouleur, D. Mailly, B. Barbara, G. Faini, Phys. Rev. Lett. 98, 27204 (2007)
  • Large phase coherence effects in GaMnAs-based nanostructures: Towards a quantum spintronics , R. Giraud, L. Vila, A. Lemaître, G. Faini, Appl. Surf. Sci. 254, 343 (2007)
  • Temperature dependence of the spin torque effect in current-induced domain wall motion , M. Laufenberg, W. Buhrer, D. Bedau, P.-E. Melchy, M. Klaui, L. Vila, G. Faini, C. A. F Vaz, J. A. C Bland, U. Rudiger, Phys. Rev. Lett. 97, 46602 (2006)
  • Spin transfer experiments on (Ga,Mn)As/(In,Ga)As/(Ga,Mn)As tunnel junctions , M. Elsen, O. Boulle, J.-M. George, H. Jaffres, R. Mattana, V. Cros, A. Fert, A. Lemaître, R. Giraud, G. Faini, Phys. Rev. B 73, 353303 (2006)
  • Anisotropy engineering in Co nanodiscs fabricated using prepatterned silicon pillars , C. Thirion, W. Wernsdorfer, M. Klaui, C. A. F Vaz, P. Lewis, H. Ahmed, J. A. C Bland, D. Mailly, Nanotechnology 17(8), 1960 (2006)
  • Resonant photon absorption and hole burning in Cr7Ni antiferromagnetic rings , W. Wernsdorfer, D. Mailly, G.A. Timco, R.E.P. Winpenny, Phys. Rev. B 72(6), 60409 (2005)
  • Direct observation of domain-wall configurations transformed by spin currents , M. Klaui, P. O. Jubert, R. Allenspach, A. Bischof, J. A. C Bland, G. Faini, U. Rudiger, C. A. F Vaz, L. Vila, C. Vouille, Phys. Rev. Lett. 95(2), 26601 (2005)
  • Multiprobe perpandicular giant magneto resistance measurements on isolated multilayered nanowires , F. Elhoussine, L. Vila, L. Piraux, G. Faini, J. Magn. Mat. 290, 116 (2005)
  • Controlled and reproductible domain wall displacement by current pulses injected into ferromagnetic ring structures , M. Klaui, C. A. F Vaz, J. A. C Bland, W. Wernsdorfer, G. Faini, E. Cambril, L. J. Heyderman, F. Nolting, U. Rudiger, Phys. Rev. Lett. 94(10), 106601 (2005)
  • Spin-transfer-induced domain wall motion in a spin valve , J. Grollier, P. Boulenc, V. Cros, A. Hamzic, A. Vaures, A. Fert, G. Faini, J. Appl. Phys. 95, 6777 (2004)
  • Resonant Photon absorption in the low spin molecule V-15 , W. Wernsdorfer, K. Hasselbach, D. Mailly, Europhys. Lett. , (2004)
  • Magnetization reversal by injection and transfer of spin: experiments and theory , A. Fert, V. Cros, J.-M. George, J. Grollier, H. Jaffres, A. Hamzic, A. Vaures, G. Faini, J. Ben Youssef, H. Le Gall, J. Magn. Mat. 272-276, 1706 (2004)
  • Evidence for resonant magnetic tunneling of rare-earth ions / from insulating to metallic matrix , B. Barbara, R. Giraud, W. Wernsdorfer, D. Mailly, P. Lejay, A. Tkachuk, H. Suzuki, J. Magn. Mat. 272 Part 2 Sp. Iss SI, 1024 (2004)
  • Domain wall displacement induced by subnanosecond pulses current , C. K. Lim, T. Devolder, C. Chappert, J. Grollier, V. Cros, A. Vaures, A. Fert, G. Faini, Appl. Phys. Lett. 84, 2820 (2004)
  • Switching processes and switching reproducibility in ferromagnetic ring structures , M. Klaui, C. A. F Vaz, J. A. C Bland, E. H. C Sinnecker, A. P. Guimaraes, W. Wernsdorfer, G. Faini, E. Cambril, L. J. Heyderman, C. David, Appl. Phys. Lett. 84, 951 (2004)
  • Domain wall behaviour at constrictions in ferromagnetic ring structures , M. Klaui, C. A. F Vaz, W. Wernsdorfer, E. Bauer, S. Cherifi, S. Heun, A. Locatelli, G. Faini, E. Cambril, L. J. Heyderman, J. A. C Bland, Physica B 343, 343 (2004)
  • Magnetic anisotropy in single clusters , M. Jamet, W. Wernsdorfer, C. Thirion, V. Dupuis, P. Melinon, A. Perez, D. Mailly, Phys. Rev. B , 24401 (2004)
  • Angular dependence of the magnetization switching for a multidomain dot: experiment and simulation , O. Fruchtar, J. -C. Toussaint, P. O. Jubert, W. Wernsdorfer, R. Hertel, K. Kirschner, D. Mailly, Phys. Rev. B 70, 172409 (2004)
  • Photon-assisted tunneling in a Fe-8 single-molecule magnet , L. Sorace, W. Wernsdorfer, C. Thirion, A.L. Barra, M. Pacchioni, D. Mailly, B. Barbara, Phys. Rev. B 68(22), 220407 (2003)
  • Switching of magnetization by nonlinear resonance studied in single nanoparticles , C. Thirion, W. Wernsdorfer, D. Mailly, Nature Materials 2(8), 524 (2003)
  • Switching a spin valve back and forth by current-induced domain wall motion , J. Grollier, P. Boulenc, V. Cros, A. Hamzic, A. Vaures, A. Fert, G. Faini, Appl. Phys. Lett. 83, 509 (2003)
  • Domain wall motion induced by spin polarized currents in ferromagnetic ring structures , M. Klaui, C. A. F Vaz, J. A. C Bland, W. Wernsdorfer, G. Faini, E. Cambril, L. J. Heyderman, Appl. Phys. Lett. 83, 105 (2003)
  • Domain wall pinning and controlled magnetic switching in narrow ferromagnetic ring structures with notches , M. Klaui, C. A. F Vaz, J. A. C Bland, W. Wernsdorfer, G. Faini, E. Cambril, J. Appl. Phys. 93, 7885 (2003)
  • Magnetoresistance magnometry of Ni80Fe20(1-x)Ir(x) wires with varying anisotropic magnetoresistance ratio , C. A. F Vaz, E. Blackburn, M. Klaiu, J. A. C Bland, L. Gan, W. F. Egelhoff, E. Cambril, G. Faini, W. Wernsdorfer, J. Appl. Phys. 93, 8104 (2003)
  • Field dependence of magnetization reversal by spin transfer , J. Grollier, V. Cros, H. Jaffres, A. Hamzic, J.-M. George, G. Faini, J. Ben Youssef, H. Le Gall, A. Fert, Phys. Rev. B 67, 65535 (2003)
  • Surface effects in noninteracting and interacting gamma-Fe2O3 nanoparticles , E. Tronc, D. Fiorani, M. Nogues, A.M. Testa, F. Lucari, F. D'Orazio, J.M. Greneche, W. Wernsdorfer, N. Galvez, C. Chaneac, D. Mailly, J.P. Jolivet, J. Magn. Mat. 262(1), 6 (2003)
  • Domain wall pinning in narrow ferromagnetic ring structures probed by magnetoresistance measurements , M. Klaui, C. A. F Vaz, J. Rothman, J. A. C Bland, W. Wernsdorfer, G. Faini, E. Cambril, Phys. Rev. Lett. 90, 65535 (2003)
  • Direct measurement of spin accumulation in a metallic mesoscopic structure , J.-M. George, A. Fert, G. Faini, Phys. Rev. B 67, 12410 (2003)
  • Temperature dependence of switching fields of single 3 nm cobalt nanoparticles , C. Thirion, W. Wernsdorfer, M. Jamet, V. Dupuis, P. Melinon, A. Perez, D. Mailly, J. Appl. Phys. 91, 7062 (2002)
  • Magnetization reversal of exchange bias double layers magnetically patterned by ion irradiation , J. Fassbender, S. Poppe, T. Mewes, A. Mougin, B. Hillebrands, D. Engel, M. Jung, A. Ehresmann, H. Schmoranzer, G. Faini, K. J. Kirk, J. N. Chapman, Phys. Stat. Sol. (a) 189, 439 (2002)
  • Magnetoresistance and spin electronics , A. Barthelemy, A. Fert, J. P. Contour, M. Bowen, V. Cros, J. M. De Teresa, A. Hamzic, G. Faini, J.-M. George, J. Grollier, F. Montaigne, F. Pailloux, F. Petroff, C. Vouille, J. Magn. Mat. 242, 68 (2002)
  • Switching the magnetic configuration of a spin valve by current induced domain wall motion , J. Grollier, D. Lacour, V. Cros, A. Hamzic, A. Vaures, A. Fert, D. Adam, G. Faini, J. Appl. Phys. 92, 4825 (2002)
  • Controlled magnetic switching in single narrow rings probed by magnetoresistance measurements , M. Klaui, C. A. F Vaz, J. A. C Bland, W. Wernsdorfer, G. Faini, E. Cambril, Appl. Phys. Lett. 81, 108 (2002)
  • Spin injection and experimental detection of spin accumulation , A. Fert, J.-M. George, H. Jaffres, G. Faini, J. Phys. D 35(19), 2443 (2002)
  • Multiprobe magnetoresistance measurements on isolated magnetic nanowires , L. Vila, L. Piraux, J.-M. George, G. Faini, Appl. Phys. Lett. 80, 3805 (2002)
  • Magnetic anisotropy of a single cobalt nanoparticle , M. Jamet, W. Wernsdorfer, C. Thirion, D. Mailly, V. Dupuis, P. Melinon, Phys. Rev. Lett. 86, 4676 (2001)
  • Nuclear spin driven relaxation in LiY0.998Ho0.002F4 , R. Giraud, W. Wernsdorfer, A. Tkatchuk, D. Mailly, B. Barbara, Phys. Rev. Lett. 87, 57203 (2001)
  • Review of recent results on spin polarized tunnelling and magnetic switching by spin injection , A. Fert, A. Barthelemy, J. Ben Youssef, J. P. Contour, V. Cros, J. M. De Teresa, A. Hamzic, J.-M. George, G. Faini, J. Grollier, H. Jaffres, H. Le Gall, F. Montaigne, F. Pailloux, F. Petroff, Mater. Sci. Eng. B 84, 1 (2001)
  • Magnetic micropatterning of FeNi/FeMn exchange bias bilayers by ion irradiation , A. Mougin, S. Poppe, J. Fassbender, B. Hillebrands, G. Faini, U. Ebels, M. Jung, D. Engel, A. Ehresmann, H. Schmoranzer, J. Appl. Phys. 89, 6606 (2001)
  • Nano-fabrication with focused ion beams , J. Gierak, D. Mailly, G. Faini, J.-L. Pelouard, P. Denk, F. Pardo, J.-Y. Marzin, A. Septier, G. Schmid, J. Ferre, R. Hydman, C. Chappert, J. Flicstein, B. Gayral, J.-M. Gerard, Microelectron. Eng. 57-58, 865 (2001)
  • Spin-polarized current induced switching in Co/Cu/Co pillars , J. Grollier, V. Cros, A. Hamzic, J.-M. George, H. Jaffres, A. Fert, G. Faini, J. Ben Youssef, H. Le Gall, Appl. Phys. Lett. 78, 3663 (2001)
  • Single nanoparticle measurement techniques , W. Wernsdorfer, D. Mailly, A. Benoit, J. Appl. Phys. 87, 5094 (2000)
  • Landau-Zener method to study quantum phase interference of Fe8 molecular nanomagnets , W. Wernsdorfer, R. Sessoli, A. Canesch, D. Catteschi, A. Cornia, D. Mailly, J. Appl. Phys. 89, 5481 (2000)
  • Observation of the distribution of molecular spin states by resonant tunneling of the magnetization , W. Wernsdorfer, T. Ohm, C. Sangregorio, R. Roberta, D. Mailly, C. Paulsen, Phys. Rev. Lett. 82, 3903 (1999)
  • Three-dimensional magnetization reversal measurements in nanoparticles , E. Bonet, W. Wernsdorfer, B. Barbara, A. Benoit, D. Mailly, A. Thiaville, Phys. Rev. Lett. 83, 4188 (1999)
  • Detection of the magnetization reversal in submicron Co particles by GMR measurements , V. Cros, S. F. Lee, A. Fert, G. Faini, A. Cornette, A. Hamzic, J. Magn. Mat. 165, 512 (1997)
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Puce Contracts and projects

    Puce International Projects

      HIDEMAR : Self-assembled nanoparticles and nanopatterned arrays for high dendity magneto-recording

      Reference contract : CEE-GROWTH
      C2N leader(s): Giancarlo Faini
      Main goals : Approche bottom-up et top-down pour l'assemblage de media haute densité pour le stockage d'information. (2002-2005)

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    Puce ANR PNANO

      MOMES : Manipulation Optique, Magnétisme et Electronique de Spin

      Reference contract : ANR PNANO
      Coordinator, Partner(s) : J.-M. George (TRT )
      C2N leader(s): Aristide Lemaître
      Main goals : Mise en œuvre de moyens d’injection et de détection de porteurs polarisés en spin, la compréhension des mécanismes de relaxation de spin dans des objets aux dimensions réduites et le développement de techniques de manipulation du spin. (2005-2008)

      MAGICO : Oscillateur HF à transfert de spin pour les télécoms du futur

      Reference contract : ANR PNANO
      C2N leader(s): Giancarlo Faini
      Main goals : Dans ce projet /MagICO/, nous avons pour objectif la réalisation d’un nouveau type d’oscillateur hyperfréquence HF à commande de courant (current I controlled oscillator/ ICO/) sur circuit électronique CMOS, dont le principe repose sur des propriétés de l’électronique de spin dans une nanostructure /mag/nétique. L’optimisation des fonctionnalités de cet oscillateur à transfert de spin se déroulera en plusieurs étapes, visant à exploiter de nouvelles architectures d’une nanostructure magnétique basée soit sur une vanne de spin, soit sur un polariseur original à aimantation perpendiculaire. (2005-2008)

      MICONANO : Transport dans des structures nanoscopiques contrôlé par micro-onde

      Reference contract : ANR PNANO
      C2N leader(s): Giancarlo Faini
      Main goals : Ce projet développe de nouvelles possibilités de contrôle par micro-onde du transport électronique et thermique dans des nanostructures avec potentiels asymétriques. Le but est de créer et de contrôler un transport directionnel en présence de bruit, de non-cohérence, de fluctuations thermiques et des effets quantiques et de chaos. Des réseaux d'antidots asymétriques dans des hétérostructures à semiconducteurs, à l'équilibre thermique, sous un champ micro-onde monochromatique polarisé, peuvent créer un fort courant directionnel même en présence d'une force moyenne nulle. Ce phénomène d'effet (2005-2008)

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    Puce Incentive Projects of the Ministry of Research

      NanoQuantumSpin : Magnétométrie à MicroSQUID et transport polarisé en spin pour l'étude de systèmes modèles du nanomagnétisme: du micromagnétisme classique au monodomaine quantique

      Reference contract : ACN
      C2N leader(s): Dominique Mailly
      Main goals : Etude par magnétométrie et transport tunnel de nanoparticules magnétiques (2002-2005)

      DECORESS : Nouveaux développements pour une électronique de spin sur semiconducteurs

      Reference contract : ACN
      C2N leader(s): Giancarlo Faini
      Main goals : Association des spécialistes du magnétisme et de semiconducteurs pour élaborer des nouvelles nanostructures ferromagnétiques/semiconducteurs pour l'électronique de spin (2002-2005)

      NANOMAGDYN : Fabrication, magnéto-transport électronique et dynamique ultra rapide de l'aimantation de nano-objets isolés ou en interaction

      Reference contract : ACN
      C2N leader(s): Dominique Mailly
      Main goals : Fabrication de nanostructures magnétiques (2002-2005)

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Puce Past and current Internship Training

Post-docs

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