Etude du mouvement du spin d'électrons dans des systèmes ferromagnétiques mesuré en géométrie de réflexion par spectroscopie électronique résolue en spin

par Loïc Joly

Thèse de doctorat en Physique de la matière condensée

Sous la direction de Wolfgang Weber.

Soutenue en 2006

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) .


  • Résumé

    Cette thèse est consacrée à l'étude du mouvement du spin d'électrons dans des systèmes ferromagnétiques mésuré par spectroscopie électronique résolue en spin en géométrie de réflexion. Dans une première partie, nous avons étudié le mouvement du spin dans des couches minces polycristallines du Fe, du Co et du Ni. De ces expériences, nous avons mis en évidence que le mouvement de la polarisation des électrons est fortement lié à la structure de bande électronique du ferromagnétique. La modélisation de la couche ferromagnétique par un modèle d'une marche de potentiel dépendante du spin peut expliquer le comportement aux énergies élevées. La forte variation du mouvement du spin aux faibles énergies, cependant, s'explique par la présence d'une bande interdite dépendante du spin dans la structure électronique du ferromagnétique. Des calculs ab initio corroborent cette interprétation. La seconde partie de ce travail a porté sur l'étude du mouvement de spin dans des puits quantiques formés par un film ferromagnétique de Co(001) recouvert d'un film non magnétique de Cu. L'apparition d'états quantiques dans de tels puits est à l'origine de phénomènes oscillatoires dans les films minces. De plus, la présence d'interfaces magnétiques ajoute une dépendance de spin au confinement quantique. Cependant, aucune étude n'avait encore été menée sur le mouvement du spin dans de tels systèmes. Dans un premier temps, des mesures en fonction de l'énergie des électrons ont révélées des oscillations du mouvement du spin. Nous avons pu montrer qu'un lien certain existe entre les oscillations du mouvement du spin et l'apparition des états de puits quantiques. Dans une seconde expérience, nous avons observé des oscillations à la fois de l'intensité et du mouvement du spin en fonction de l'épaisseur de la couche de couverture et ceci pour plusieurs énergies des électrons incidents. Nous avons montré qu'un modèle d'interféromètre électronique de type Fabry-Pérot permet de très bien modéliser ces oscillations.

  • Titre traduit

    Spin motion of electrons upon reflecting from ferromagnetic surfaces


  • Résumé

    In this thesis we investigated the spin motion of electrons in ferromagnetic systems by spin-polarized electron scattering spectroscopy in reflection geometry. In the first part, we studied the spin motion in thin polycrystalline layers of Fe, Co, and Ni. The experiments showed that the electron-spin motion is strongly correlated to the electronic band structure of the ferromagnet. A modelization of the ferromagnetic layer by a spin-dependent potential step model can explain the behaviour at high electron energies. However, the strong variation of the spin motion at low energies is explained by the presence of a spin-dependent band gap in the electronic band structure of the ferromagnet. Ab-initio calculations corroborate this interpretation. In the second part of the thesis, we studied the electron-spin motion in quantum wells formed by a ferromagnetic film of Co(001) that is covered by a non-magnetic film of Cu. The appearance of quantum well states is at the origin of a lot of oscillatory phenomena in thin film systems. Moreover, the presence of a magnetic interface adds a spin dependence to the quantum confinement. However, no study has been done on the spin motion in these type of systems. In a first step, measurements as a function of the electron energy revealed an oscillatory behaviour of the spin motion. We have shown that a clear relation exists between the oscillation of the spin motion and the presence of quantum well states. In a second experiment, we observed oscillations both of the reflected intensity and of the spin motion as a function of the Cu thickness. It is shown that a Fabry-Pérot interferometer model can very well describe these oscillations.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XII - 145 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 143-145

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2006;5154
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