Fe2-xTixO3-d: de l'interaction d'échange à la polarisation de spin

En couche mince 〖Fe〗_(2-x) 〖Ti〗_x O_(3- δ) (x=0.5, 0.7 et 1) présente, selon la stœchiométrie et la croissance (sur α-〖Al〗_2 O_3 (0001) suivant l’axe c de la structure hexagonale), un potentiel intéressant pour la spintronique. Dans la symétrie R3 ̅c les cations occupent indifféremment 2/3 des sites octaédriques disponibles. Le volume de la maille cristalline augmente avec δ et x. À température ambiante le matériau est ferrimagnétique (x=0.5 et 0.7), une transition de phase isolant → semi-conducteur dopé apparaît avec une bande d’absorption lorsque δ augmente et x diminue. Son origine serait une bande d’impuretés BI (lacunes d’oxygène) dans le gap direct. Mais sa position (~0.6 eV sous la bande de conduction BC) est trop profonde pour expliquer une conduction par activation thermique (ϵ_A ≈ 105 meV) des porteurs (loi Arrhenius). Des niveaux discrets dont l’absorption est masquée par BI existeraient donc au-dessous de BC. À basse température (T ≤ 110 K), la conduction par sauts domine l’activation thermique. D’autres niveaux d’énergie sont sollicités (ϵ_A ≈ 52 meV) et une transition magnétique super-échange → double-échange (axe facile hors du plan) engendre une magnétorésistance.