L'invention a pour objet un nouveau matériau magnétique à base d'au moins un élément métal de transition 3d magnétique et d'au moins un élément semiconducteur du groupe (IVA), choisi parmi le germanium, le silicium et leurs alliages, ce matériau étant homogène, cristallin, et présentant une température de Curie (Tc) égale ou supérieure à 350 K. Elle a également pour objet un procédé pour sa production et ses utilisations, notamment en spintronique. La structure diamant de ce matériau lui offre aussi de nombreuses possibilités pour la co-intégration de fonctions magnétiques (capteurs magnétiques, mémoires magnétiques, etc..) en micro-électronique classique. " Selon un mode de réalisation préférentiel, l'invention concerne la synthèse d'un matériau magnétique homogène, à base de germanium et de manganèse, magnétique au-delà de la température ambiante.

L'injection dans un semi-conducteur d'un courant de porteurs polarisé en spin, qui se caractérise par un excès de l'une des deux populations de porteurs présentes (par exemple celle de spin parallèle ou « spin up »), a récemment fait l'objet de plusieurs publications. On peut citer, à titre d'exemple, les composants électroniques décrits dans l'article Datta et Das, Applied Physics Letters, 56, 665, 1990 et dans Vutic et al., Reviews of Modem Physics, Volume 76, 323, Avril 2004).

La mise en œuvre de cette injection d'un courant polarisé en spin présente un grand intérêt en microélectronique, mais son développement se heurte au manque de matériaux appropriés pour constituer l'électrode d'injection du courant.

En effet, si les métaux ferromagnétiques usuels, tels que le fer et nombre de ses alliages, présentent une part des qualités requises comme une polarisation en spin élevée et un comportement ferromagnétique à température ambiante, leur résistance électrique est de plusieurs ordres de grandeur différente de celle des semi-conducteurs, ce qui génère de grandes difficultés de mise en œuvre et impose d'effectuer l'injection de courant par effet tunnel (cf : A. Fert and H. Jaffres, Physical Review B 64, 184420). Cela a pour inconvénient de nécessiter la croissance d'une hétéro-structure hybride malaisée à réaliser, du type semi-conducteur/ barrière à effet tunnel/ métal ferromagnétique. A l'opposé, il existe des semi-conducteurs dits magnétiques dilués (en abrégé DMS en anglais, pour « Diluted Magnetic Semiconductors ») qui ne présentent pas l'inconvénient de posséder une résistivité très différente de celle des semi-conducteurs ordinaires. Ces DMS sont typiquement constitués d'une matrice semi-conductrice des groupes III-V, IV ou II- VI dans laquelle sont diluées des impuretés magnétiques comme le manganèse, le fer, le chrome, le cobalt, le vanadium ou le nickel.

Dans le cas d'une dilution au manganèse, qui est un accepteur dans les semi-conducteurs III-V ou IV ₅ les porteurs de charge sont constitués de trous. Lorsque la concentration en manganèse et la densité de trous (naturellement créés par la présence du manganèse ou volontairement introduits par co-dopage) sont suffisamment élevées dans le

DMS, ce dernier peut devenir ferromagnétique et le couplage d'échange entre ions manganèse est induit par les trous. Le premier DMS ferromagnétique synthétisé fut

InMnAs en 1992 (H. Ohno et al, Phys. Rev. Lett. 68, 2664 (1992)). Depuis, de nombreux autres DMS ferromagnétiques ont été fabriqués comme le GaMnAs (H. Ohno et al,

Science 281, 951 (1998)), le ZnMnTe (D. Ferrand et al, Phys. Rev. B 63, 085201 (2001)), le ZnCrTe (H. Saito et al, Phys. Rev. Lett. 90, 207202 (2003)) ou le GaMnN (M. L. Reed et al, Appl. Phys. Lett. 79, 3473 (2001)).

Un inconvénient majeur de ces DMS est qu'ils présentent tous à ce jour une température de Curie Tc (température jusqu'à laquelle le semi-conducteur présente des propriétés ferromagnétiques) inférieure ou égale à la température ambiante (typiquement <

300 K environ). On pourra par exemple se référer à l'article K. W. Edmonds et al., Phys.

Rev. Lett. 92, 037201, 2004, qui décrit un semi-conducteur de formule GaMnAs présentant une température de Curie d'environ 159 K seulement, et à l'article H. Saito et al., Phys. Rev. Lett. 90, 207202, 2003, qui décrit des DMS répondant à la formule Zm- _x Cr _x Te et présentant une température de Curie sensiblement égale à 300 K (± 10 K), lorsque x =

0,20.

Un autre inconvénient de ces DMS réside dans la formation indésirable mais fréquente de petits précipités métalliques ferromagnétiques au sein de la matrice semi-conductrice, ce qui ne plaide pas en faveur de propriétés réellement ferromagnétiques pour ces DMS et rend l'étape de croissance des cristaux très difficile à réaliser.

On notera en outre que la mise en oeuvre de ces matériaux à base de gallium ou de tellure est très difficile à concevoir sur des substrats en silicium, matériau de base de l'industrie microélectronique. La demande de Brevet US-B-6 946 301 divulgue un procédé de fabrication hors équilibre par évaporation thermique d'un semi-conducteur ferromagnétique amorphe de type GeMn, qui présente une température de Curie pouvant atteindre 250 K, pour un taux de manganèse d'environ 35 %. La demande de Brevet US-B-6 307 241 enseigne, dans son unique exemple de réalisation, de fabriquer un semi-conducteur ferromagnétique de type III-V (GaAs) de température de Curie Tc supérieure à 400 K, par la technique d'implantation ionique d'ions manganèse (Mn ⁺ ) suivie d'un recuit. Comme cela est connu de l'homme du métier (voir notamment l'article Magnetooptical Study of Mn ions Implanted in Ge, Franco D'Orazio et al., IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 38, No. 5, September 2002), on notera que cette technique d'implantation n'est pas adaptée à la fabrication de matériaux magnétiques à base d'un élément semi-conducteur du groupe IVA (typiquement à base de germanium) de Tc > 350 K, étant précisé que la phase ainsi obtenue, de type Ge ₃ Mn ₅ , présente une Tc n' excédant j amais 300 K.

Un inconvénient majeur de ces semi-conducteurs magnétiques connus réside dans leur température de Curie relativement basse, qui est généralement limitée à environ 300 K. De plus, lorsque la température de Curie mesurée est proche de 300 K, il est difficile d'exclure la présence de la phase métallique Ge ₃ Mn ₅ , dont la température de Curie est précisément proche de 300 K.

Une solution récemment proposée par Jamet et al. (Jamet et al. Nature Materials 5, 653-659, 2006 ; WO2007/090946) consiste à synthétiser un alliage de germanium et de manganèse constituant un semi-conducteur magnétique présentant une température de Curie supérieure à la température ambiante. Ce matériau se caractérise par une modulation spatiale de la composition en manganèse, modulation qui permet l'apparition de la phase semi-conductrice magnétique dans les régions riches en manganèse. Ces régions enrichies en manganèse ne présentent pas une composition similaire à celle des composés connus du diagramme de phase de l'alliage binaire Ge-Mn. Elles peuvent alors être utilisées pour une variété d'applications en spintronique. Cependant, cette inhomogénéité spatiale, à l'origine des bonnes propriétés de ce matériau, limite aussi sa mise en oeuvre dans des dispositifs qui nécessiteraient plutôt une phase homogène, comme par exemple une électrode d'injection d'un courant polarisé en spin, qui présente un grand intérêt en microélectronique, ou comme le transistor à spin FET, le spin Qbit ou les dispositifs de stockage d'information de type MRAM. V. Ko et al, AIP Conf. Proc. 893, 1229 (2007) ont décrit un composé ferromagnétique avec une Tc au delà de 400°C de type DMS et de formule Si _o.75 Geo. ₂₅ avec 8 et 12 % de concentration moyenne de Mn obtenu après implantation d'ions Mn ⁺ suivie de recuit à 800 ou 900°C. Ce matériau s'est révélé être inhomogène et composé petits précipités métalliques ferromagnétiques au sein de la matrice semi-conductrice après analyse des échantillons par EXAFS et MET (microscopie électronique à transmission) (« Corrélation of structural and magnetic properties of ferromagnetic Mn-implanted Si _{1- x} Ge _x films » V. Ko, et al, J. Appl. Phys. 103, 053912 (2008)). Le même type de matériau a été produit par implantation de Mn ⁺ dans Sii- _x Ge _x pour x variant de 0 à 0,5 : le matériau obtenu était également non homogène, avec des précipités métalliques de type Mn ₄ Si ₇ pour x < 0,2 et de type Mn ₇ Ge ₃ pour x > 0,2 (V. Ko, et al, J. Appl. Phys. 103, 053912 (2008)). La présence de ces petits précipités métalliques au sein de la matrice semi-conductrice ne permet pas d'obtenir des propriétés réellement ferromagnétiques pour ces matériaux. US-5,296,048 décrit un matériau semi-conducteur appartenant à la famille des groupes III-V ou des matériaux du groupe IV, auquel est associé un élément de transition ou une terre rare en quantité suffisante pour conférer au matériau des propriétés magnétiques. Les matériaux décrits dans ce document sont des semi-conducteurs dilués (DMS), lorsqu'un matériau du groupe IV est employé, l'élément magnétique est présent à une concentration maximale inférieure à 1%.

Le document M. Bolduc et al, Physical Review B71, 033302 (2005) décrit un matériau Mn/Si avec une température de Curie supérieure à 400K. Les matériaux décrits dans ce document sont des semi-conducteurs dilués (DMS), l'élément magnétique est présent à une concentration maximale inférieure à 0,8%. Le document E.S.Demidov et al, JETP Letters, vol. 83, 25/08/06, 568-

571_décrit des matériaux magnétiques semi-conducteurs à base de Ge ou Si et de Mn ou Fe. Dans ces matériaux, l'élément magnétique est présent à une concentration comprise entre 13 et 15 %. Ces matériaux sont obtenus par un procédé (ablation laser) distinct de celui de l'invention. Et les valeurs de résistivité mesurées par les auteurs (entre 10 ^"4 et 10 ^"6 Ohm.m) permettent de supposer la présence de précipités métalliques.

La présente invention propose de préparer un nouveau matériau magnétique homogène cristallin, en particulier une solution solide diluée de Mn dans Ge, qui n'est pas décrite dans le diagramme de phase (à P atmosphérique, le diagramme Température / Concentration) d'équilibre de ce matériau. En effet, dans le cas de GeMn, la limite de solubilité du Mn dans le Ge est très inférieure à 0,1 at %. Au delà de cette limite on devrait obtenir la précipitation d'une phase riche en Mn (MnπGeg ou Mn5Ge3) dans une matrice de Ge. Le matériau de l'invention existe dans une gamme de concentration autour de 20-45 at. % de Mn. Cette concentration est inférieure à celle des précipités riches en Mn cités ci-dessus (respectivement 58 et 62,5 at. %). Dans l'art antérieur les réalisations concernent des matériaux cristallins dont la concentration de Mn est inférieure à 15% at. Par ailleurs des analyses poussées de tels matériaux (MET) ont révélé la précipitation d'une seconde phase Mn] \ Ges ou Mn5Ge3, ces matériaux ne sont donc pas homogènes.

Les matériaux cristallins, contrairement aux matériaux amorphes, présentent un ordre à longue distance dans leur structure. Les matériaux cristallins peuvent être différenciés des matériaux amorphes par des expériences de diffraction des rayons X ₅ par exemple sur un matériau massif ou sur une poudre : un cristal donne lieu à des pics de diffraction localisés spatialement alors qu'un composé amorphe produit de larges bosses. La première bosse correspond aux corrélations entre un atome donné et ses plus proches voisins, la deuxième correspond aux corrélations entre cet atome et ses seconds plus proches voisins etc. La largeur des bosses augmente avec l'ordre des voisins, ce qui signifie que les corrélations deviennent de plus en plus faibles : l'ordre local pour un atome donné ne dépasse pas les 5 ^e ou 6 ^e voisins. Outre les avantages précédemment cités, le matériau, dans la mesure où il est cristallin, permet une reprise d'épitaxie pour les couches cristallines qui seraient déposées par la suite à sa surfaces pour préparer des dispositifs d'électronique ou de spintronique complets, une telle reprise serait beaucoup plus délicate à mettre en oeuvre si le matériau était amorphe. Par ailleurs, la structure cristalline du matériau permet d'assurer une longueur de diffusion des spins, paramètre capital en spintronique, importante et comparativement supérieure à celle attendue dans les matériaux amorphes.

Un but de la présente invention est de proposer un matériau magnétique cristallin sensiblement homogène qui permette de remédier aux inconvénients précités à la fois des métaux (le matériau de l'invention a une résistivité d'environ 10 ^"3 Ohm.m, contre moins de 10 ^"7 Ohm.m pour les métaux) et des DMS connus (le matériau de l'invention a une température de Curie supérieure ou égale à 350 K), et ce but est atteint à l'aide d'un matériau magnétique à base d'au moins un élément du groupe IVA, préférentiellement de Ge et/ou de Si, comprenant au moins un élément de transition choisi dans le groupe constitué par le manganèse, le fer, le cobalt, le nickel, le vanadium et le chrome, les propriétés du matériau étant obtenues grâce à la stabilisation de l'élément de transition, en particulier du manganèse, en position interstitielle de la maille diamant. Cette position de l'élément de transition, notamment du manganèse, dans le réseau semi-conducteur est induite par le maintient du matériau sous déformation au cours de son élaboration. Un autre but est de proposer un matériau magnétique dont la Tc est contrôlable, la Tc pouvant aller au delà de la température ambiante. En outre, selon une variante de l'invention, on peut préparer un matériau comportant des zones localisées selon un schéma prédéterminé dont le magnétisme et la Tc sont contrôlés et différents de ceux des autres parties du matériau. La possibilité d'obtenir sur un même dispositif des zones magnétiques dont la Tc peut être différente peut aussi être exploitée pour permettre de produire un dispositif dont la réponse est fonction de la température, tel qu'une mémoire magnétique à plat par exemple.

Pour cela un nouveau procédé de synthèse a été mis au point, cette voie de synthèse permettant d'obtenir un film d'un matériau homogène, alliage d'un semiconducteur, avantageusement le germanium, et d'un élément de transition, avantageusement le manganèse, ce film étant magnétique à température ambiante et présentant des propriétés comparables à celles de Ia phase enrichie en manganèse des alliages élaborés en suivant le procédé décrit dans WO2007/090946. Cette voie de synthèse permet d'obtenir un alliage de germanium et de manganèse, magnétique, sous forme d'un film de composition homogène. Le matériau synthétisé, objet de l'invention, se caractérise par une température de Curie élevée. Lorsqu'il est composé de Ge et de Mn, sa composition et sa structure sont différentes de celles des composés connus du diagramme de phase de l'alliage binaire Ge-Mn (Ge ₃ Mn ₅ ou Ge ₈ Mn ₁ ]). Et en particulier, l'élément de transition est majoritairement en position interstitielle dans le réseau cristallin du semi-conducteur (maille de type diamant). Une certaine proportion de l'élément de transition en position substitutionnelle est cependant nécessaire pour obtenir un matériau magnétique à aimantation au repos non nulle. De plus, la température de Curie de ce matériau est contrôlée par la proportion de l'élément de transition en position substitutionnelle (par rapport à la position interstitielle) (voir figure

I)-

Dans un alliage à base : d'une part d'un matériau cristallin A et d'autre part d'un élément B, l'élément B peut occuper au moins 2 types de position différents dans le réseau de A (voir figure Ia-Ic). Dans le cas présenté, le matériau cristallin A est le germanium (figure 1 a), et l'élément B est le manganèse. On peut trouver l'élément B :

En position substitutionnelle (figure Ib), chaque atome de B vient prendre la place d'un atome de A. Il s'agit d'une forme d'alliage classique dite de substitution. Mais un alliage classique d'un élément de transition tel que Mn, dans un semi- conducteur, tel que Ge, ne permet pas d'obtenir des températures de Curie supérieures à la température ambiante.

En position interstitielle (figure Ic), la maille des atomes A est conservée, et chaque atome de B se place dans les interstices du cristal A (par exemple des sites octaédriques ou tétraédriques dans le cas de la maille diamant). Il s'agit d'une forme d'alliage dite d'insertion. Ce type d'alliages est normalement observé avec des éléments B de petite taille, par exemple l'hydrogène, le bore, le carbone ou l'azote.

Avantageusement, dans le matériau de l'invention, entre 15 et 45% de l'élément de transition est en position substitutionnelle (par rapport à la quantité totale ^~~ d' élément de transition), et de préférence entre 20 et 35 %.

Le matériau magnétique de l'invention peut être obtenu grâce à un procédé nouveau qui comporte plusieurs variantes et dont les caractéristiques sont les suivantes :

Le procédé de fabrication du matériau magnétique selon l'invention comporte au moins une étape d'épitaxie par jets moléculaires comprenant un dépôt simultané d'au moins un élément de transition choisi dans le groupe constitué par le manganèse, le fer, le cobalt, le nickel, le vanadium et le chrome et d'au moins un autre élément choisi dans le groupe IVA de la classification périodique, sur un substrat choisi suivant des critères qui sont définis ci-dessous. La température du substrat pendant le dépôt est sujette à ajustement.

Toutefois, cette température de croissance est très inférieure aux températures de croissance comprises entre 550°C et 600 ⁰ C qui sont communément utilisées dans l'épitaxie de matériaux semi-conducteurs du groupe IV. Cette procédure permet en effet de stabiliser des phases métastables riches en éléments magnétiques tels que le manganèse. Le choix du substrat constitue une caractéristique essentielle du procédé de l'invention. Le substrat est avantageusement constitué d'un alliage semi-conducteur binaire ou ternaire, éventuellement quaternaire, de structure diamant ou Zinc-blende (éventuellement de type Wurtzite). Les atomes entrant dans la constitution du substrat peuvent notamment être choisis parmi les éléments suivants : Al, In, Ga, As, Sb, P, C, Si, Ge.

De préférence, le substrat utilisé pour mettre en œuvre ce procédé est à base d'un ou de plusieurs atomes choisis dans le groupe constitué par (In, Ga, As, Sb, P) ou (Si, Ge, C) et les alliages de ces derniers, par exemple : In _1-x Ga _x As, GaAs _1-x Sb _x , In _1-x Ga _x P, Si _1-x Ge _x , et x représente un nombre tel que

O ≤ x ≤ l ou Sii _-x-y Ge _x C _y et x et y représentent des nombres tels que

O < x, O < y, O < x +y < 1.

Selon une première variante, le procédé de fabrication du matériau magnétique selon l'invention comporte au moins une étape d'épitaxie par jets moléculaires comprenant un dépôt simultané d'au moins un élément de transition choisi dans le groupe constitué par le manganèse, le fer, le cobalt, le nickel, le vanadium et le chrome et d'au moins un autre élément choisi dans le groupe IVA de la classification périodique, sur un substrat dont le désaccord de maille avec le ou les élément(s) choisi(s) dans le groupe IVA de la classification périodique est compris entre 0,1 et 10 % en valeur absolue, et dont la température pendant la croissance des cristaux est comprise entre 80° C et 200° C, préférentiellement entre 100° C et 150° C, conduisant à l'obtention d'une couche mince dudit semi-conducteur du groupe IVA, dans laquelle sont insérés les atomes d'élément(s) magnétique(s).

Le support est choisi de façon à ce que son paramètre de maille soit supérieur ou inférieur de 0,1 jusqu'à 10% par rapport à celui du semi-conducteur (élément choisi dans le groupe IVA) utilisé pour le matériau de l'invention, avantageusement entre 1 et 5 %, et de préférence entre 2 et 4 % lorsque l'élément du groupe IVA est le Germanium et que l'élément de transition est le Manganèse.

La dilatation ou la contraction du substrat peuvent être modulées pour gérer la stabilité relative des défauts interstitiels par rapport aux substitutionnels de la façon suivante : Dans le germanium à l'équilibre, hors contrainte, c'est la position substitutionnelle qui est stable. Pour obtenir la structure magnétique dans le germanium, constitutive du matériau suivant l'invention, il faut favoriser la formation des interstitiels par rapport aux substitutionnels. La stabilisation d'une telle structure est obtenue dans le Ge grâce à une contrainte de dilatation qui stabilise l'interstitiel par rapport au substitutionnel (paramètre de maille du substrat supérieur de 0,1 à 10% par rapport à celui du Ge). Cette contrainte est obtenue grâce à l'utilisation d'un substrat présentant un paramètre de maille supérieur à celui du Ge, notamment une dilatation de 2 à 4%, et en particulier d'environ 3%, donne de bons résultats. Dans le silicium, la situation est inversée : c'est l'interstitiel qui est stable à l'équilibre et le substitutionnel est moins stable, il est donc nécessaire d'utiliser un substrat permettant de contracter légèrement le silicium (paramètre de maille du substrat inférieur de 0,1 à 10% par rapport à celui du Si), et de préférence un substrat de paramètre de maille inférieur de 0,5 à 5% par rapport à celui de Si.

Dans le cas où l'élément du groupe IVA est un alliage Si] _-x Ge _x , la même procédure est utilisée pour le choix du substrat i.e. on stabilise l'interstitiel par rapport au substitutionnel, mais sans excès. Pour cela on utilise un substrat de paramètre de maille inférieur à celui de l'alliage Si _1-x Ge _x si l'interstitiel est stable à l'équilibre et un substrat de paramètre de maille supérieur à celui de l'alliage Si _1-x Ge _x si le substitutionnel est stable à l'équilibre. Dans la littérature on trouve une limite établie de façon théorique à environ x<0,25 (x≈0,16) pour ce changement de stabilité (Da Silva Phys. Rev. B 70, 193205

(2004)).

Lorsque l'élément du groupe IVA est un alliage Si _1-x Ge _x avec 0,25 < x < 1, il faut dilater en utilisant dans le procédé de l'invention un substrat de paramètre de maille supérieur de 0,1 à 10 % à celui de Sii _-x Ge _x de façon à favoriser la position interstitielle de l'élément de transition et pour obtenir le matériau suivant l'invention.

Lorsque l'élément du groupe IVA est un alliage Sii _-x Ge _x avec 0 < x <

0,16, il faut contracter en utilisant dans le procédé de l'invention un substrat de paramètre de maille inférieur de 0,1 àlO % à celui de Si _1-x Ge _x pour diminuer la stabilité de l'interstitiel par rapport au substitutionnel et pour obtenir le matériau suivant l'invention.

Le paramètre de maille d'un alliage de substitution tel que ceux utilisés comme substrats dans la présente invention, peut être calculé à l'aide de méthodes bien connues de l'homme du métier et décrites notamment en première approximation par la loi de Végard qui indique que dans le cas d'alliages où il y a miscibilité sur toute l'échelle de concentrations, le paramètre de la maille élémentaire de l'alliage varie de façon linéaire entre les paramètres respectifs des deux composés purs.

Les paramètres de maille des différents alliages semi-conducteurs peuvent être retrouvés par exemple sur : http://www.ioffe.rssi.ru/SVA/NSM/Semicond/ ou sur : http://www.semiconductors.co.uk/home.htm ou dans « Semiconductor Materials »,

Lev I. Berger, (CRC Press, Boca Raton, 1997) ou dans « Fundamentals of

Semiconductors », Peter Y. Yu and Manuel Cardona, (Springer, 2005). Lorsque l'élément du groupe IVA est un alliage Si _1-x Ge _x , comme cela a été exposé ci-dessus, on choisit soit de comprimer soit de dilater en fonction de la concentration en germanium x.

Un substrat adapté peut être obtenu facilement dans chaque cas : on peut notamment employer un substrat de formule Si _1-2 Ge ₂ (dont le paramètre de maille varie de 5,43 à 5,66 Â pour z croissant de 0 à 1) soit un substrat de formule Ini _-y Ga _y P (dont le paramètre de maille varie de 5,44 à 5,86 Â pour y décroissant de 1 à 0).

Selon une seconde variante, le procédé de fabrication du matériau magnétique selon l'invention comporte au moins une étape d'épitaxie par jets moléculaires ^" comprenant un dépôt simultané d'au moins un élément de transition choisi dans le groupe constitué par le manganèse, le fer, le cobalt, le nickel, le vanadium et le chrome et d'au moins un autre élément choisi dans le groupe IVA de la classification périodique, sur un substrat dont le désaccord de maille avec le ou les élément(s) choisi(s) dans le groupe IVA de la classification périodique est inférieur à 1 % en valeur absolue, de préférence inférieure à 0,5%, et dont la température pendant la croissance des cristaux est comprise entre 80° C et 200° C, préférentiellement entre 100° C et 150° C, conduisant à l'obtention d'une couche mince dudit semi-conducteur du groupe IVA, dans laquelle sont insérés les atomes d'élément(s) magnétique(s).

Cette variante est utilisée lorsque l'élément du groupe IVA est un alliage Si _1-x Ge _x avec 0,16 < x < 0,25. La croissance peut alors être faite directement sur un substrat Sii _-y Ge _y avec x ≈ y, car la stabilité relative des interstitiels par rapport aux substitutionnels permet sans contrainte d'obtenir la phase magnétique du matériau de la présente invention. Cependant, une légère contrainte positive ou négative pourra être avantageusement appliquée pour favoriser le bon ratio de substitutionnels par rapport aux interstitiels car c'est ce ratio qui contrôle la température de curie et l'aimantation totale de la structure.

Le positionnement des atomes de l'élément de transition par rapport au réseau semi-conducteur peut être observé en fonction de leur concentration soit par diffraction aux rayons X pour les concentrations supérieures à 10% en volume, soit par EXAFS (pour Extended X-Ray Absorption Fine Structure ou absorption aux rayons X des structures fines) pour toutes les concentrations (mais cette méthode nécessite un Synchrotron) soit plus simplement par la technique RBS (pour Rutherford Backscattering Spectrometry ou spectrométrie par rétrodiffusion de Rutherford) pour toutes concentrations

La technique de RBS consiste à examiner la répartition énergétique d'ions He ⁺ très énergétiques (> 2 MeV) rétrodiffusés par la région proche de la surface de l'échantillon. La composition et la répartition en profondeur des éléments présents dans l'échantillon peuvent en être déduits. Des données quantitatives de la cristallinité du matériau peuvent également être obtenues.

Plus précisément, on peut utiliser la technique dite de « channeling », dont un exemple est donné dans la publication suivante qui mesure le taux d'interstitiels et de substitutionnels dans un réseau GeMn avec nanocolonnes : « Dopant ségrégation and giant magnetoresistance in manganese-doped germanium » A. P. Li et al., Phys. Rev. B 75, 201201 (2007).

Selon l'art antérieur, il est admis que dans le germanium, c'est la position substitutionnelle qui est plus stable que la position interstitielle (par exemple Da Silva Phys. Rev. B 70, 193205 (2004)). Par ailleurs, il est aussi admis que dans les DMS, il faut favoriser cette position de substitution du Ge par des Mn si l'on souhaite obtenir un composé ferromagnétique (par exemple dans GaMnAs : K.M. Yu et al, Phys. Rev. B 65, 201303 (2002) ; A. H. MacDonald Nat. Mat. 4 195 (2005)). Enfin, il est aussi admis que dans les DMS, la présence des interstitiels diminue et limite la température de curie du matériau (par exemple dans GaMnN : K.M. Yu et al, Phys. Rev. B 65, 201303 (2002) ; A. H. MacDonald Nat. Mat. 4 195 (2005)). Aussi, le procédé et le matériau de l'invention vont à l'encontre des connaissances de l'homme de l'art sur les DMS puisque l'on a montré qu'en maximisant la concentration de manganèse en position interstitielle, on obtient un matériau magnétique à température ambiante. Le manganèse est stabilisé dans cette position par la tension imposée par le substrat. De plus, ce procédé permet d'obtenir une grande valeur de la magnétisation comme le montre la courbe de la figure 3 : le moment de l'interstitiel est toujours supérieur à celui du substitutionnel; il augmente jusqu'à sa valeur à saturation lors de la distension de la maille. En revanche, pour avoir un couplage ferromagnétique entre ces manganèses interstitiels, il est nécessaire d'avoir une petite proportion de manganèse en position substitutionnelle. Dans la structure obtenue (figure 1- d) les manganèses interstitiels sont second voisins entre eux, tandis que les substitutionnels sont premiers voisins d'au moins 2 manganèses interstitiels, ce qui mène à un ratio de substitutionels d'environ 20% par rapport au total de Mn. Ceci implique que la tension appliquée pour la stabilisation d'une telle structure est obtenue dans le Germanium grâce à une contrainte de dilatation qui stabilise l'interstitiel par rapport au substitutionnel (figure 2). Cette contrainte est obtenue grâce à l'utilisation d'un substrat présentant un désaccord de maille comme décrit précédemment. Cependant, cette contrainte ne doit pas être trop 5 importante pour permettre aussi l'existence de quelques atomes de manganèse en position substitutionnelle telle que décrit ci-dessus. Ce dernier point explique pourquoi dans le silicium pour lequel la position interstitielle est stable hors contrainte, il faut faire la croissance sur un substrat comprimant le silicium afin de diminuer la stabilité de l'interstitiel par rapport au substitutionnel.

T0 ^{~ "~} L'utilisation d'une contrainte de compression pour stabiliser des semiconducteurs magnétiques dilués dans le silicium a récemment été proposée par Z. Z. Zhang, et al. (« First-principles study of transition métal impurities in Si » Phys. Rev. B 77, 155201 (2008)). Cependant dans ce travail de calcul de structure électronique, l'objectif de la contrainte est de stabiliser le manganèse en position substitutionnelle et non en 15 position interstitielle comme dans la présente invention. Ces données peuvent être utilisées pour choisir le désaccord de maille optimal entre le substrat et le silicium lorsque ce dernier est employé comme élément du groupe IVA : < 4% pour V, < -4% pour Cr, <-2% pour Mn, <-3% pour Fe, <-3% pour Co et <-3% pour Ni.

Les paramètres clés dans le procédé de l'invention sont :

20 - le choix du substrat (la dilatation ou la contraction du substrat par rapport à l'élément du groupe IVA dans le cas de la première variante, ou au contraire le choix d'un substrat de paramètre de maille sensiblement identique par rapport à l'élément du groupe IVA dans le cas de la seconde variante)

- le flux de l'élément du groupe IVA, avantageusement de germanium, et 25 le flux de l'élément de transition, avantageusement le manganèse, pendant le dépôt

(concentration),

- l'épaisseur de la couche de dépôt (ainsi que de la couche tampon de Ge éventuelle), qui est choisie de façon à éviter la relaxation du dépôt,

- la température du substrat pendant le dépôt.

30 L'épaisseur de dépôt maximale pour éviter une relaxation du dépôt de matériau magnétique dépend de la composition de ce matériau (choix des atomes et de leurs proportions), de sa concentration et de la dilatation du support. Elle peut être déterminée à l'aide de méthodes bien connues de l'homme du métier, comme la méthode de Matthews-Blakesîee dont une description est donnée par exemple dans F. Tinjod thèse de doctorat UJF Grenoble 2003.

Avantageusement, la fraction atomique du ou des élément(s) magnétique(s) dans le matériau est comprise de préférence entre 15 % et 60 % par rapport à l'ensemble du matériau, avantageusement elle est comprise entre 20 et 45 % et résulte de la concentration relative des éléments magnétiques et des éléments du groupe IVA au cours du dépôt : le dépôt des éléments est fait en utilisant un rapport moyen [vitesse de dépôt du ou des élément(s) magnétique(s) / vitesses de dépôt de l'ensemble des éléments] qui est compris entre 15 % et 60 %, avantageusement entre 20 et 45 %. De préférence, le ou l'un au moins des élément(s) magnétique(s) est le manganèse, le chrome ou le vanadium et avantageusement le manganèse.

Egalement à titre préférentiel, le(s) autre(s) élément(s) du groupe IVA déposés simultanément sont le germanium, le silicium ou l'un de leurs alliages.

Encore plus préférentiellement, l'élément de transition et l'élément du groupe IVA déposés simultanément sont respectivement le manganèse et le germanium et/ou le silicium, pour l'obtention d'un matériau magnétique GeMn ou SiMn voire SiGeMn, ou bien, en variante, de type GeMnX, SiMnX voire SiGeMnX où X est un métal ou un alliage d'un métal pouvant être choisi par exemple parmi le fer, le cobalt, le nickel, le vanadium ou le chrome, de préférence parmi le chrome et le vanadium. Dans le cas où l'on choisit Ge comme élément semi-conducteur et Mn comme élément de transition, on obtient avec le jeu de paramètres adéquats une couche homogène de GeMn magnétique au-delà de la température ambiante avec une concentration de manganèse qui peut aller de 15 à 60%, avantageusement de 20 à 45 %. L'épaisseur de GeMn est avantageusement comprise entre 0,1 nm et 1 μm, de préférence entre 0,3 nm et 1 μm.

Avantageusement, le procédé selon l'invention comprend en outre un dépôt sur le substrat d'une couche « tampon » de germanium, antérieurement au dépôt simultané de germanium et de manganèse pour l'obtention de la couche mince, de sorte à obtenir une surface la plus lisse possible à l'échelle atomique pour une croissance bidimensionnelle du film de germanium-manganèse. Dans le cas où l'élément du groupe IVA est Si ou un alliage de Ge et de Si, la couche tampon est respectivement constituée de Si ou du même alliage Ge/Si. Et l'épaisseur de la couche tampon, lorsqu'une telle couche est présente, est calculée de façon à éviter une relaxation du semi-conducteur. L'homme du métier peut se fonder sur la méthode de Matthews-Blakeslee dont une description est donnée par exemple dans F. Tinjod thèse de doctorat UJF Grenoble 2003, pour calculer cette épaisseur maximale.

De façon plus détaillée, dans le cas où l'élément de transition est le manganèse et le semi-conducteur est le germanium, la synthèse du matériau magnétique s'effectue comme dans le cas du procédé de WO2007/090946 par Epitaxie par Jets

Moléculaires (EJM) à basse température. Dans ce mode de réalisation sous ultra-vide, legermanium et le manganèse sont évaporés à partir de sources solides sur un substrat.

La principale différence avec le procédé de l'art antérieur provient du choix du substrat sur lequel est effectuée la croissance par EJM. Dans le procédé de l'invention, le désaccord de maille cristalline entre le germanium et le substrat est primordial. Le substrat est ainsi choisi de façon à avoir un paramètre de maille supérieur de plusieurs pourcents à celui du germanium. On peut choisir un substrat ou support présentant un désaccord de paramètre de maille par rapport au Germanium compris entre 1 et 7%, avantageusement entre 2 et 4%. Par exemple, le composé (Ga _1-X In _x )As peut être utilisé comme substrat, la concentration d'indium fixant le désaccord des paramètres de maille : environ -0,1% pour x=0 à environ +7% pour x=l.

Pour un substrat (Gai _-x In _x )As, le désaccord (D) est donné de façon estimée par la formule :

D= 40 x / 5,66.

La procédure de croissance est conduite suivant une méthode standard bien connue de l'homme de l'art : a) désoxydation du substrat ou désorption de la couche de protection pour obtenir une surface suffisamment « propre » pour permettre de procéder à une epitaxie 2D suivant les règles de l'homme de l'art (nettoyage chimique, traitement par plasma). b) application d'un procédé permettant si nécessaire le lissage de la surface à épitaxier et/ou de faire une barrière de diffusion. On peut par exemple procéder au dépôt d'une couche tampon de germanium en epitaxie avec le substrat, d'une épaisseur suffisamment faible pour éviter sa relaxation, par exemple d'une épaisseur comprise entre

0,1 nm et 100 nm Cette épaisseur critique dépend du désaccord de maille suivant les règles bien connues de l'homme de l'art. c) dépôt d'une couche de GeMn sur la couche tampon de Ge mise en

5 tension par le substrat ou directement sur le substrat en l'absence de la couche tampon. L'épaisseur de la couche est elle aussi contrôlée de façon à rester en dessous de l'épaisseur critique de relaxation, et en particulier elle est comprise entre 0,1 nm et 1 μm. Cette épaisseur dépend également du désaccord de maille initial. Le dépôt de GeMn

^" TO ^~ ëst réalisé à faible température (< 200 ⁰ C) avec des pressions partielles de germanium et de manganèse dans le flux au niveau du substrat comprises entre, respectivement, 0,8. 10 ^" et 8.10 ^" Torr et entre 0,1.10 ^'9 et 100.10 ^"9 Torr. Ainsi, la vitesse de dépôt est de l'ordre de 0,01 à 0,1 nm/s. La concentration relative du manganèse est

15 comprise entre environ 15 et 60%, avantageusement entre 20 et 45 %, en fonction du ratio respectif des deux pressions partielles utilisées. Dans ces conditions de croissance, le dépôt est obtenu sous la forme d'une couche mince dans laquelle le manganèse est réparti de façon sensiblement homogène. Le manganèse occupe notamment des positions interstitielles de la maille 20 diamant du germanium. Cette stabilisation est favorisée par la tension appliquée par le substrat au cours de la croissance de la couche. Ce matériau possède une température de Curie supérieure à 350 K. Ni sa composition, ni sa structure ne ressemblent aux composés connus du diagramme de phase GeMn.

Ces modulations des paramètres du procédé ont bien évidement pour

25 effet de modifier à la fois l'épaisseur de la couche de GeMn envisageable sans relaxation, l'aimantation au repos du matériau et sa température de Curie, tout en aboutissant à la réalisation de couches de GeMn magnétiques au-delà de la température ambiante. A titre d'exemple, est présentée sur la figure 5 l'évolution de la température de Curie et l'aimantation au repos (rapportée à la concentration de manganèse) en fonction de la 30 concentration relative de substitutionnel par rapport aux nombre total d'atomes de manganèse dans le germanium. Les paramètres de croissance peuvent donc être ajustés en fonction des applications pour trouver le compromis entre une forte température de Curie et une forte aimantation au repos. Le point de fonctionnement est déterminé en suivant la concentration totale de manganèse ainsi que le ratio de Mn substitutionnels/interstitiels qui peut être par exemple mesuré par RBS.

L'invention se fonde sur la stabilisation du manganèse en position interstitielle de la maille diamant du germanium. Le taux de dilatation pour stabiliser cette position interstitielle par rapport à la position substitutionnelle est défini à partir de résultats de calculs basés sur la structure électronique des solides et présentés sur la figure 2. On note une inversion de stabilité à partir d'environ 1% de dilatation. De préférence, on applique une marge de 1 -2 % pour assurer cette stabilisation dans les échantillons élaborés. De plus, le taux peut être judicieusement ajusté afin d'obtenir un compromis entre la stabilité de ces interstitiels et l'épaisseur critique de relaxation des couches tampon de Ge et de GeMn.

De façon plus détaillée, le matériau de l'invention est sous forme d'un film constitué d'un alliage homogène cristallin d'un élément choisi dans le groupe IVA de la classification périodique, avantageusement le germanium et d'un élément de transition, avantageusement le manganèse. Il est doté d'une température de Curie (Tc) supérieure ou égale à 350 K. Ces valeurs très élevées de températures de Curie, qui peuvent être mesurées via un magnétomètre de type à « SQUID » (i.e. « Superconducting Quantum Interférence Device », ou détecteur d'énergie quantique à supraconducteurs), n'ont jamais été atteintes à ce jour pour des films de compositions homogènes de semi-conducteurs du groupe IVA mélangés avec des éléments magnétiques.

Le matériau magnétique de l'invention présente également un effet Hall extraordinaire (« EHE » en abrégé) à une température supérieure à 300 K et pouvant atteindre au moins 350 K.

Ces valeurs très élevées de températures où se manifeste cet effet « EHE », températures mesurées via un banc de magnéto-transport équipé d'un cryostat et d'une bobine supraconductrice, n'ont jamais été atteintes à ce jour pour des films de compositions homogènes de semi-conducteurs du groupe IVA mélangés avec des éléments magnétiques.

Par rapport aux matériaux décrits dans WO2007/090946, le matériau de l'invention se distingue par son caractère homogène. Cette caractéristique peut être observée de plusieurs façons : si l'on prélève deux échantillons au hasard dans le matériau et que l'on évalue la concentration de l'élément de transition, elle est comprise dans un intervalle de valeurs de +5% autour d'une valeur moyenne. Et une étude du matériau par diffraction aux rayons X montre que la structure atomique du matériau est sensiblement homogène. Enfin, les propriétés physiques du matériau (magnétisation, conductivité, paramètre de maille) sont sensiblement identiques en tout point de la surface du film de matériau : cette homogénéité permet l'injection de spins en tout point de la surface du matériau, ce qui n'est pas possible avec le matériau décrit dans WO2007/090946.

L'homogénéité du matériau a en effet pour avantage que la surface d'injection des spins est plus importante. Cette fonction d'injection de spins et sa surface associée sont importantes pour des applications telles que le transistor à spin FET ou le spin Qbit. De même, si le matériau est utilisé comme couche magnétique dans un dispositif de ^' stockage d'information de type MRAM ou dans une vanne de spin, la possibilité de le mettre en oeuvre sous forme de film homogène est nécessaire, notamment lors d'une éventuelle étape de lithographie. L'intérêt d'un tel matériau réside alors dans sa capacité à être facilement épitaxié sur les semiconducteurs (Si, Ge, ... maille diamant) sans introduire de défauts étendus. Il a aussi l'intérêt de pouvoir être localisé via la contrainte transmise par le substrat (procédés 'collé tourné ¹ notamment) par exemple pour la co-intégration de fonctions magnétiques (capteurs magnétiques, mémoires magnétiques, etc..) en microélectronique classique.

Le matériau de l'invention peut être utilisé pour une variété d'applications, soit comme source d'un courant de porteurs polarisés en spin dans le silicium ou le germanium, soit comme élément magnétique dans des dispositifs du type vanne de spin ou jonction tunnel magnétique, soit classiquement comme une région aimantée (facilement localisable) source d'un champ magnétique pour des applications dans l'enregistrement magnétique à haute densité. Des dispositifs utilisant les DMS et pour lesquels les matériaux de l'invention pourraient avantageusement remplacer les DMS sont décris dans : Vutic et al., Reviews of Modem Physics, Volume 76, 323, Avril 2004.

Un autre objet de l'invention est une plaque, également dénommée « wafer » comprenant un support tel que décrit ci-dessus et au moins une couche d'un matériau magnétique de l'invention. Elle comprend éventuellement une couche tampon intermédiaire telle que décrite ci-dessus. Cette plaque résulte de la mise en œuvre du procédé de l'invention et peut être utilisée dans un dispositif électromagnétique pour les applications décrites ci-dessus. Dans le cas où cette plaque résulte de l'application du procédé de l'invention sur un support présentant un désaccord de paramètre de maille avec l'élément du groupe IVA on peut distinguer deux configurations distinctes :

Selon une première variante de cet aspect de l'invention, ce support 5 présente une contrainte, ou désaccord de paramètre de maille par rapport à l'élément du groupe IVA, qui est constant. Il en résulte un dépôt homogène sur la totalité de la surface de ce support.

Selon une seconde variante, ce support présente un désaccord de paramètre de maille par rapport à l'élément du groupe IVA qui varie en fonction d'un TU ^{~ "} schéma prédéterminé. Ainsi, on fait croître le film sur un substrat présentant une ou plusieurs zones où la contrainte (désaccord de paramètre de maille par rapport au semiconducteur) est homogène et d'autres où la contrainte est répartie de façon inhomogène. Cela permet de faire croître sur un substrat des zones de film magnétique homogène suivant un schéma prédéterminé. Contrairement aux dispositifs décrits dans 15 WO2007/090946, les dimensions et la répartition des zones de film magnétique dans le dépôt sont alors contrôlées et non aléatoires.

Suivant cette variante, si l'on désigne par Rs le ratio surfacique des zones où est appliquée une contrainte et de la surface totale du substrat, la concentration totale de manganèse peut aller de 15%xRs à 60%xRs et de préférence entre 20%xRs à

20 45%xRs. Au cours de la croissance par EJM ₃ le manganèse se concentre préférentiellement à l'aplomb des zones contraintes suivant le schéma choisi. Les caractéristiques du dépôt dans ces zones sont les mêmes que celles décrites pour le dépôt sur un substrat uniforme.

Et notamment, la concentration totale de manganèse dans ces zones est alors de préférence comprise entre 20 et 45% avec un ratio de substitutionnel compris de préférence entre 20 et

25 35%.

Une façon bien connue pour obtenir un tel substrat est d'utiliser des substrats « collés tournés» qui en créant un réseau de dislocation permettent de localiser les boîtes quantiques dont la croissance est elle aussi sensible à la déformation. Cette méthode est expliquée par exemple par A. Bourret. Surf. Sci. 432, p. 37, (1999).

30 D'autres méthodes de localisation de contraintes sont aussi possibles : implantations, gravures etc. On peut notamment se référer à M. Hanbûckenet al, « Les nanosciences : Nanotechnologies et nanophysique », p. 50, Edition Belin par M. Lahmani, C. Dupas et P. Houdy (2004). Cette variante peut être très intéressant pour la co-intégration de fonctions magnétiques (capteurs magnétiques, mémoires magnétiques, etc..) en microélectronique classique ou pour la production de plaques de zones à Tc différentes en fonction d'un schéma prédéterminé.

5 Un composant électronique selon l'invention peut être avantageusement de type diode pour l'injection ou la collecte de spins dans ou depuis un autre semiconducteur, respectivement, ou bien de type élément sensible à un champ magnétique, et ce composant comporte avantageusement un matériau magnétique selon l'invention tel que défini ci-dessus.

^" 1ÏÏ ^~ Selon un premier mode de réalisation de l'invention, il ^" s'agit d'un composant de type diode pour l'injection ou la collecte de spins dans ou depuis un autre semi-conducteur par exemple du groupe IVA, tel qu'illustré sur la figure 4, et comportant :

- une première couche mince (1) formée d'une plaque comportant un matériau magnétique selon l'invention déposé sur un substrat,

15 - une seconde couche mince (2) formée d'un semi-conducteur à base d'éléments des Groupes IV, III-V ou II-VI ou d'un de leurs alliages, au contact de laquelle est appliquée ladite première couche mince. Si la première couche est dopée p, la réalisation d'une diode Esaki par ajout d'une couche fortement dopée n entre la première et la seconde couche permet de transformer les trous polarisés en électrons polarisés (dont la

20 longueur de dépolarisation est supérieure)

- une source de courant de porteurs (3) couplée à la première couche pour, dans un premier cas, en extraire sélectivement un courant polarisé en spin et pour l'injecter dans la seconde couche ou bien, dans un second cas, pour extraire sélectivement un courant de porteurs polarisés en spin depuis la seconde couche et l'injecter dans la

25 première couche, pour que la phase magnétique selon l'invention du premier semiconducteur émette ou reçoive ce courant polarisé en spin vers ou depuis le second semiconducteur, respectivement selon le premier ou second cas. Le fait que le matériau ne soit pas semi-conducteur mais simplement mauvais conducteur est suffisant pour éviter la dépolarisation. (A. Fert and H. Jaffres, Physical Review B 64, 184420).

30 Selon un second mode de réalisation de l'invention, le composant est sensible à un champ magnétique et il peut s'agir d'un capteur de champ magnétique, qui comporte une couche mince formée d'un matériau magnétique selon l'invention tel que défini ci-dessus, pour la détection ou la mesure dudit champ par mesure d'un effet de magnétorésistance vis-à-vis d'un champ magnétique appliqué perpendiculairement à la couche mince ou dans le plan de celle-ci.

On note que ce composant permet de s'affranchir du phénomène de

« super-paramagnétisme » qui caractérise les systèmes dilués à base de nanoparticules, et

5 que la magnétorésistance mesurée selon l'invention reste élevée même à température ambiante contrairement à ces systèmes dilués, ce qui confère à ce composant selon l'invention d'excellentes capacités pour mesurer les champs magnétiques

Une première utilisation selon l'invention d'un matériau magnétique tel que défini ci-dessus consiste à injecter ou collecter par contact un courant de porteurs j-Q— polarisés en spiris dans ou depuis un autre semi-conducteur à base de Si, Ge ₅ ... (groupes ^" IV, III-V, II- VI) ou d'un alliage de ces derniers, à une température égale ou supérieure à 350 K et pouvant être égale ou supérieure à 400 K.

Une seconde utilisation selon l'invention d'un matériau magnétique tel que défini ci-dessus consiste à mesurer un champ magnétique par mesure d'un effet de 15 magnétorésistance dans ledit semi-conducteur, à une température égale ou supérieure à 350 K et pouvant être égale ou supérieure à 400 K.

On note que le matériau magnétique selon l'invention peut également être utilisé comme élément magnétique dans des dispositifs de type vanne de spin, ou bien comme une région aimantée source d'un champ magnétique pour des applications dans 0 l' enregistrement magnétique à haute densité .

Le matériau magnétique de l'invention peut également être utilisé pour la fabrication d'une mémoire magnétique de type MRAM à plat (l'empilement des couches magnétiques, n'est pas vertical comme dans un MRAM classique mais elles sont déposées l'une à côté de l'autre sur un canal de conduction à base de silicium par exemple), 5 notamment dans le cas où il présente des zones de Tc différentes.

Figure 1 : élément magnétique Mn dans le réseau cristallin du germanium (a), en position substitutionnelle (b) et interstitielle (c) et arrangement de la phase suivant la structure du matériau de l'invention (d)

Figure 2 : Évolution de l'énergie de formation des deux défauts ponctuels

30 élémentaires du manganèse dans le germanium (site substitutionnel, site interstitiel tétraèdrique) en fonction de la dilatation par rapport au paramètre de maille d'équilibre du germanium. Figure 3 : Évolution du moment magnétique porté par le manganèse en fonction de la dilatation par rapport au paramètre de maille d'équilibre du germanium.

Figure 4 : Représentation schématique d'un composant de type diode pour l'injection de spins dans un autre semi-conducteur.

Figure 5 : Evolution de la température de Curie évaluée à partir de l'intégrale d'échange en fonction de la concentration relative de Mn substitutionnel dans GeMn pour une concentration de manganèse interstitiel fixée à 1/3 du nombre total d'atomes.