A spintrônica oferece um paradigma de uma eletrônica baseada no spin do elétron, ao invés de sua carga, para manipular e transportar informação. Para que o conceito de um transistor de spin possa se traduzir em um dispositivo prático, é necessário que se conheça a influência causada pelo movimento dos elétrons polarizados na dinâmica de magnetização de spins em um canal de transporte. Neste sentido, foi estudado um gás de elétrons bidimensional confinado em um poço quântico de GaAs, dopado simetricamente com Si, em um sistema composto de duas sub-bandas. A injeção e detecção de polarização de spin na amostra foi realizada opticamente em uma configuração de bombeio-prova, através da técnica de microscopia de rotação de Kerr com resolução espacial e temporal. Induzindo deriva de spins pela aplicação de voltagens no plano da amostra, foram encontradas mobilidades de spin com valores próximos à mobilidade de carga e que podiam ser modificadas por voltagens aplicadas em um eletrodo de porta. Através de medidas dos campos spin-órbita gerados na amostra, foi possível a avaliação de sua relação com as velocidades de deriva, em comparação com o previsto por um modelo teórico. Dessas medidas puderam ser obtidos os coeficientes spin-órbita das interações de Rashba e Dresselhaus, em que ambos mostraram um comportamento de dependência com as velocidades de deriva não descrito pelo modelo utilizado, o que sugere que a magnitude das interações spin-órbita seja influenciada por essas velocidades. / Spintronics offers a paradigm of an electronics based on the electron spin, rather than its charge, for the manipulation and transport of information. In order that the concept of a spin transistor can be translated into a practical device, it is necessary to know the influence caused by the movement of spin-polarized electrons in the spin magnetization dynamics in a transport channel. In this sense, it was studied two-dimensional electron gases confined in a GaAs quantum well, symmetrically doped with Si, in a system composed of two subbands. Injection and detection of spin polarization in the sample was performed optically in a pump-probe configuration, using space and time resolved Kerr rotation microscopy technique. By the application of in-plane voltages inducing spin drift in the sample, spin mobilities were found with values close to the charge mobility and that could be modified by gate voltages. Through measures of the spin-orbit fields generated in the sample, it was possible to evaluate their relation with the drift velocities, in comparison with that predicted by a theoretical model. From these measures the spin-orbit coefficients of Rashba and Dresselhaus interactions could be obtained, in which both showed a dependence behavior with the drift velocities not described by the model used, suggesting that the magnitude of the spin-orbit interactions is influenced by these velocities.

Dans un premier chapitre, le magnétisme macroscopique et microscopique de systèmes à dimensions latérales réduites est évoqué. Les propriétés magnétiques de couches minces, de réseaux de plots submicroniques et de structures auto-organisées nanoscopiques de cobalt hexagonal (0001) ont été étudiées à l'échelle macroscopique et microscopique. Dans ce même chapitre, dans un registre un peu différent mais toujours dans le domaine des couches minces magnétiques, j'ai rassemblé des résultats récents que nous avons pu obtenir sur l'étude du couplage d'échange entre une couche ferromagnétique et une couche antiferromagnétique. Malgré les nombreux faits rapportés dans la littérature, nous avons montré qu'outre la qualité cristallographique, la rugosité ou la taille de grain, l'histoire magnétique et notamment la chiralité des domaines dans la couche antiferromagnétique peut expliquer des différences importantes dans la constante d'échange interfaciale. Dans un second chapitre, le transport tunnel dans les jonctions magnétiques planaires sera évoqué avec un intérêt tout particulier et novateur pour la corrélation entre distributions d'aimantations dans les électrodes magnétiques et propriétés de transport. Dans cette thématique globale, plusieurs axes de recherche ont été menés de front : - la mise au point de la croissance de barrières tunnel alternatives de faible hauteur de barrière (inférieure à 1eV). - le développement de méthodes alternatives d'analyse de jonctions tunnel. - la corrélation entre structures en domaines et transport tunnel polarisé en spin. - les jonctions tunnel épitaxiées : effet de structure de bandes et forte magnétorésistance, étude du couplage antiferromagnétique induit par effet tunnel d'électrons polarisés en spin. Dans un troisième chapitre, l'utilisation des propriétés du transport tunnel dans les jonctions magnétiques planaires et l'utilisation de couches minces antiferromagnétiques pour des applications seront exposées. Dans cette thématique globale, plusieurs axes de recherche se dégagent : - la jonction tunnel magnétorésistive à réponse magnétique hystérétique comme magnétomètre bidimensionnel. - la bicouche couche antiferromagnétique/couche ferromagnétique comme système sensible pour la détection de champs magnétiques. - la configuration d'aimantations croisées avec une aimantation perpendiculaire au plan des couches d'une jonction tunnel comme élément sensible et linéaire à la détection de forts champs magnétiques. Dans un quatrième chapitre, le transport électronique dépendant du spin dans des structures métalliques à barrières multiples sera plus largement présenté. L'intérêt fondamental de ces multicouches hybrides est l'étude du comportement des électrons chauds lors de la traversée du dispositif. Cette activité a été développée tant du point de vue expérimental que théorique sur la base d'une modélisation du transport tunnel polarisé en spin dans l'approche des électrons libres. En guise de conclusion du chapitre, un dispositif est proposé comme projet de recherche à court terme combinant toute l'expertise acquise dans les chapitres 2, 3 et 4.