Electronic and spintronic properties of the interfaces between transition metal oxides

Propriétés électroniques et spintroniques des interfaces entre oxydes de métaux de transition Cette thèse porte sur les propriétés de transport anormal des oxydes de métaux de transition, en particulier de la surface de SrTiO₃ ou de l’interface entre SrTiO₃ et LaAlO₃. Dans ces systèmes on observe l’apparition de gaz d’électrons bidimensionnels. Des mesures d’Effet Hall non linéaire indiquent que ces gaz sont constitués de plusieurs sortes de porteurs de charge, et que leurs populations varient de manière non monotone sous l’effet du dopage électrostatique. L’effet des propriétés électrostatiques et des corrélations électroniques sur ces variations sont discutées. Celles-ci sont à l’origine de réponses remarquables en ce qui concerne la conversion du spin en charge dans ces systèmes à l’aide d’un modèle de liaisons fortes et de la théorie de la réponse linéaire. Les effets conjoints du spin-orbite atomique et de la brisure de symétrie d’inversion à l’interface verrouille les nombres quantiques de spin, de caractère orbital et d’impulsion des électrons, et induit des textures de spin complexe dans l’espace réciproque. Ces textures sont responsables de l’apparition des effets Edelstein et Hall de spin dans ces hétérostructures et sont caractéristiques de la nature multi-orbitale de ces systèmes électroniques. Enfin nous conduirons une étude ab initio des hétérostructures STO/LAO/STO pour expliquer les observations expérimentales de nouvelles manières de former un gaz d’électrons à ces interfaces d’oxydes. Nous discuterons des rôles respectifs de la chimie, de l’électrostatique et des défauts dans l’apparition de ce gaz.