Influence du couple de transfert de spin sur les fluctuations magnétiques thermiquement activées dans les jonctions tunnel magnétiques

par Sébastien Petit

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jean-Pierre Nozières.

Soutenue en 2007

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    La réduction croissante des tailles des dispositifs de l'électronique de spin s'accompagne d'une diminution du rapport signal sur bruit, notamment du fait de l'augmentation des fluctuations magnétiques à l'approche de la limite super-paramagnétique. Simultanément la réduction des dimensions de ces dispositifs a entraîné l'apparition d'un nouveau phénomène: le transfert de spin, qui se traduit par un couple exercé par un courant polarisé en spin sur l'aimantation d'une couche ferromagnétique. Pour une densité de courant supe��rieure à une valeur seuil appelée courant critique, l'aimantation de la couche ferromagnétique peut être renversée ou être mise en précession. De nombreuses études ont été réalisées sur ces deux effets que ce soit d'un point de vue fondamental ou appliqué. Mais peu ont été effectuées pour des courants inférieurs au courant critique, c'est-à-dire dans un régime où le transfert de spin doit exister sans présenter d'effets macroscopiques sur la dynamique de l'aimantation. Dans ce contexte, nous avons montré que le couple de transfert de spin agit fortement sur les fluctuations de l'aimantation à la résonance ferromagnétique dans les jonctions tunnel magnétiques, même pour des courants bien inférieurs au seuil critique. Pour ce faire, nous avons mis en place un banc de mesure de bruit large bande: DC - 26 GHz dont le seuil de détection est inférieur à 0,5 nV/. . JHz. De plus, grâce à un modèle développé à partir du théorème de fluctuation-dissipation, nous avons pu expliquer les modifications du spectre des fluctuations magnétiques induites par le courant. Nous avons ainsi pu mettre en évidence l'existence de deux termes de couple de transfert de spin.


  • Résumé

    The size reduction of spintronic devices causes the decrease of the signal to noise ratio, especially due to the increase of magnetic fluctuations near the super-paramagnetic limit. Simultaneously, the size reduction of these devices brought about the emergence of a new phenomenon: the spin transfer. A spin polarized current leads to a torque on the magnetization of a ferromagnetic layer. When the current density exceeds a threshold value called the critical current, the magnetization of the ferromagnetic layer can be reversed or led into a steady-state precession. Many studies have been conducted on these two effects, from a fundamental or an applied point of view. But few have been done at currents below the critical threshold, that is to say in a regime where the spin transfer torque is expected to have no macroscopic effects on the magnetization dynamic. Ln this context, we showed that the spin transfer torque strongly impacts the spectrum of magnetic fluctuations at the ferromagnetic resonance in magnetic tunnel junctions, even for currents far below the critical current. This result could be obtained since we realized a broadband experimental set-up (DC-26 GHz) to measure the noise emitted by a magnetoresistive device. The detection limit of the bench is less than 0. 5 nY! /. . JHz. Moreover, we developed a model based on the fluctuation-dissipation theorem that explains the changes in the magnetic fluctuation spectrum due to the spin polarized current. Thus, we could evidence the coexistence of two terms of spin transfer torque in magnetic tunnel junctions.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (213 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 81 réf.

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  • Cote : TS07/GRE1/0237/D
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