Du renversement sous champ de l'aimantation d'un nano-plot au déplacement sous courant d'une paroi de domaines dans une nano-piste par microscopie Kerr polaire

par Jean-Paul Adam

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jacques Ferré et de Alexandra Mougin.


  • Résumé

    Ce travail de thèse a pour objectif l’étude de la dynamique de l’aimantation dans des nano-objets à anisotropie magnétique perpendiculaire, soit métalliques Pt/Co(5 Å)/Pt soit semiconducteurs ferromagnétiques dilués GaMnAs. Le renversement de l’aimantation, sous l'action d'un champ magnétique dans des nano-plots ou sous l'action d'un courant polarisé en spin sur une paroi de domaines dans une piste, a été étudié par magnéto-optique Kerr polaire. La nano-structuration a été réalisée par un procédé classique dans le cas du GaMnAs et par un procédé élégant dans le cas de la couche ultramince de cobalt : l’irradiation aux ions hélium qui permet d'obtenir des nano-plots dans un environnement planaire paramagnétique. Dans ces deux systèmes, différents de par l'origine du ferromagnétisme et de l'anisotropie, la réduction des dimensions latérales joue un rôle important en impliquant une transition d'un renversement à plusieurs mécanismes à un renversement à un seul mécanisme. Si le mode de renversement de Néel-Brown permet d'expliquer les résultats obtenus pour les nano-plots de GaMnAs de diamètre 33 nm, il ne peut pas rendre compte des résultats expérimentaux obtenus sur les nano-disques de Pt/Co/Pt de diamètre 130 nm. L’étude du comportement magnétique individuel de ces nano-disques conduit à la mise en évidence d’une nucléation d’une gouttelette en périphérie, confortée par un modèle micromagnétique. Contrairement au cas des métaux, le déplacement de paroi induit par un courant polarisé en spin se révèle aisé dans une piste de GaMnAs. Les mesures réalisées à température effective constante ont montré la nécessité de considérer un mécanisme non-adiabatique de transfert de spin.

  • Titre traduit

    From the field induced magnetisation reversal in a nanodot to the current induced domain wall motion in a nanotrack by polar Kerr microscopy


  • Résumé

    The goal of this PhD was to study magnetisation dynamics in two perpendicularly magnetised nano-systems; metallic Pt/Co(5 Å)/Pt and the diluted ferromagnetic semiconductor GaMnAs. Magnetisation reversal, under the action of a magnetic field in nano-dots or the spin polarised current induced domain wall motion in a track, has been studied using polar Kerr magneto-optics. Nano-structuration was realised by classical etching to obtain GaMnAs nano-dots and tracks and by an elegant process in the ultrathin cobalt layer case: helium ion irradiation which yields nano-dots in a planar and paramagnetic environment. For these two systems, with different ferromagnetism and anisotropy origins, the lateral confinement implies a transition from a multi mode reversal to a single-mode reversal. When the nano-dot diameter is close to the exchange length, as is the case in the smallest GaMnAs nano-dot the Néel-Brown reversal allows to interpret experimental results. However, it is shown that the single magnetisation reversal of a 130 nm diameter Pt/Co/Pt nano-disk can not be coherent and individual investigations on these nano-disks as well as a micromagnetic model show that the magnetisation reversal is governed by the nucleation of a droplet at the periphery. In contrast with the metallic case, spin-polarised current induced domain wall motion is easy in the GaMnAs. Measurements performed at a constant effective temperature show that it is mandatory to consider a non-adiabatic spin transfer mechanism.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XVI-199 p.)
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2008)315
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