Barrière et puits de potentiel pour une paroi de domaines dans des systèmes à comportement type "déplacement d'échange"

par Frédéric Canet

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Michel Piecuch.

Soutenue en 2000

à Nancy 1 .


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  • Résumé

    Afin d'étudier le comportement de parois de domaines magnétiques confinées dans un puits de potentiel ou piégées par une barrière de potentiel dans des structures nanométriques à effet "déplacement d'échange", nous avons préparé deux systèmes composés de bicouches d'alliages magnétiques couplés antiferromagnétiquement ou ferromagnétiquement à leur interface. Le comportement magnétique de ces systèmes a été étudié par mesures macroscopiques (aimantation, susceptibilité, magnétorésistance ) et par réflectivité de neutrons polarisés. Tous les alliages ont été élaborés par coévaporation sous vide et présentent une anisotropie uniaxiale planaire nécessaire à la formation de parois à 180°. Le premier système est constitué de bicouches ferrimagnétique/ferromagnétique : Fe[indice 6]Gd[ indice 40]/Fe[ indice 55]Sn[indice 45]. Le couplage Fe-Gd est antiferromagnétique et le moment résultant du Gd dans l'alliage FeGd est dominant. Une bicouche FeGd/FeSn présente donc un couplage antiferromagnétique entre les moments résultants des deux couches. Il est montré que la création d'une paroi à 180° est induite à l'interface entre ces deux alliages lorsque les moments résultants des deux couches tendent à être alignés par le champ appliqué. La configuration magnétique du système correspond alors au minimum de son énergie totale : la paroi est confinée dans un puits de potentiel. Le cycle mineur de l'aimantation de la couche qui se retourne en premier est décalé d'un champ positif H[indice E]. L'évolution de H[indice E] avec l'épaisseur des couches a été simulée par des calculs analytiques, et numériques. Le deuxième système est constitué d'alliages ferromagnétiques Fe[indice 30]Au[indice 70]/Fe[indice 65]Au[indice 35], l'énergie de formation de parois de l'alliage Fe[indice 65]Au[indcie 35] étant supérieure à celle de l'alliage Fe[indice 30]Au[indice 70]. Ainsi, une paroi préalablement créée dans l'alliage Fe[indice 30]Au[indice 70], devra franchir la barrière de potentiel constituée par l'alliage Fe[indice 65]Au[indice 35] pour se propager. Une bicouche Fe[indice 30]Au[indice 70]/Fe[indice 65]Au[indice 35] constitue donc une "jonction à parois de domaines". Nous avons montré que retournement de l'aimantation dans ce système se fait en plusieurs étapes : nucléation et propagation de parois à 180° dans Fe[indice 30]Au[indice 70] puis compression. Des parois contre la couche barrière de Fe[indice 65]Au[indice 35], et enfin. Propagation. Des parois dans cette couche. Le cycle mineur attribué à l'alliage Fe[indice 30]Au[indice 70] présente un décalage vers les champs négatifs. Par ailleurs, des mesures de relaxation magnétique ont permis de caractériser le taux de passage de la barrière de potentiel par activation thermique. Nous avons donc montré que le renversement de l'aimantation dans ces systèmes induit la création de parois à 180° à l'interface des deux matériaux. Ces parois sont responsables du "déplacement d'échange" du cycle mineur de l'une des couches. Le déplacement est positif (respectivement négatif) dans le cas d'un couplage antiferromagnétique (respectivement ferromagnétique) entre les moments résultants des couches.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (192 p.)
  • Annexes : 90 ref.

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