ELECTRON SPIN POLARIZATION : A NEW TOOL IN PHOTOEMISSION AND MAGNETISM

Résumé
On passe en revue la technique permettant de mesurer la polarisation du spin P des électrons émis par effet photoélectrique et on présente des résultats obtenus pour différents matériaux magnétiques. Les courbes de magnétisation photoélectrique s'obtiennent en mesurant P en fonction du champ magnétique appliqué tandis que la mesure de P en fonction de l'énergie des photons livre un spectre de la polarisation du spin qui permet de localiser les états magnétiques dans un schéma des niveaux d'énergie. Les valeurs positives de P observées pour Ni et Co sont en désaccord avec les prédictions s'appuyant sur le modèle de bande du ferromagnétisme. Dans les semiconducteurs désordonnés apparaissent dans la zone interdite de nouveaux états qui sont occupés par un seul électron et qui renforcent le couplage ferromagnétique des spins localisés des états 4f. La présence d'une couche magnétique non saturée a été trouvée à la surface d'un rnonocristal ferromagnétique tel que EuO. Cette couche morte est à l'origine d'une diffraction d'échange du spin pour les électrons provenant de l'intérieur ferromagnétique du cristal. Le dopage avec des ions métalliques trivalents a pour effet d'augmenter P, car les électrons supplémentaires renforcent le champ moléculaire dans la couche superficielle paramagnétique.

Abstract
A review of the technique of measuring the spin polarization P of photoemitted electrons and of results of measurements from a variety of magnetic materials is presented. Photoelectric magnetization curves are obtained by measuring P as a function of applied magnetic field, while measuring P as a function of photon energy gives a spectrum of spin polarization which locates magnetic states in an energy level scheme. The positive P observed for Ni and Co is in disagreement with the predictions of the band model of ferromagnetism. On disordering, magnetic semiconductors exhibit new states in the gap which are found to be singly occupied and to enhance the ferromagnetic coupling of the localized 4f spins. At the single crystal surface of the Heisenberg ferromagnet EuO a paraniagnetic sheet was found to exist. This dead layer causes spin exchange scattering for electrons emitted from the ferromagnetic bulk. P is found to increase on doping with trivalent metal ions : excess electrons enhance the molecular field in the pararnagnetic surface sheet.