Étude des anisotropies et de la dynamique d’aimantation dans le système en couches minces NiFe(20nm)-FeMn(20nm) couplé par échange ferromagnétique-antiferromagnétique

par Maryline Gloanec

Thèse de doctorat en Sciences de la matière. Milieux denses, matériaux et composants

Sous la direction de Bruno Rouvellou.

Soutenue en 2010

à Brest .


  • Résumé

    Le couplage d’échange entre une couche ferromagnétique (F) et une couche antiferromagnétique (AF) ne cesse d’intriguer la communauté du magnétisme depuis sa découverte il y a plus de 50 ans. Ces 20 dernières années ont vu les recherches sur ce phénomène s’intensifier, en partie, du fait de l’émergence de l’électronique de spin et de son utilisation dans les technologies du stockage de l’information. L’enregistrement magnétique à haute densité de stockage ne��cessitant des processus rapides de renversement de l’aimantation, il est d’un intérêt certain d’étudier la dynamique de l’aimantation dans le régime de la nanoseconde et d’acquérir une bonne compréhension des processus de relaxation et des interactions magnétiques dans les systèmes couplés. Dans ce mémoire, nous présentons les études menées sur le système en couches minces NiFe(20nm)FeMn(20nm) couplé par échange F/AF. Le coeur du travail a consisté en la détermination des anisotropies et l’étude de la relaxation magnétique à température ambiante et à basse température. Dans ce but, nous avons couplé le travail de caractérisation - en statique (magnétométrie) et en dynamique (résonance ferromagnétique) - à celui de la simulation numérique par la mise en oeuvre du modèle DWF. Ce modèle reprend l’approche proposée par Mauri en autorisant la formation d’une paroi de domaine planaire dans la couche antiferromagnétique à l’interface F/AF. Le résultat majeur de cette thèse est la mise en évidence du processus de relaxation lente dans le système NiFe/FeMn aux basses températures. Ce processus de relaxation magnétique est à l’origine d’un apparent désaccord entre les valeurs du champ d’échange F/AF mesurées en statique et en dynamique. Les éléments responsables de ce mécanisme ont par ailleurs été identifiés : il s’agit d’impuretés de nature paramagnétique et non antiferromagnétique comme cela a été suggéré dans la littérature.

  • Titre traduit

    Study of anisotropies and magnetization dynamics in an exchange-biased NiFe(20nm)-FeMn(20nm) thin film


  • Résumé

    Since its discovery 50 years ago, exchange coupling between a ferromagnetic (F) layer and an antiferromagnetic (AF) layer has been a puzzling issue for the magnetism community. The last 20 years have seen a great intensification in the investigations devoted to this phenomenon, in part, because of the emergence of spintronics and its use in magnetic storage technologies. As fast magnetization reversal processes are required for high-density magnetic recording, it is of considerable interest to study magnetization dynamics in the nanosecond time regime and to acquire a full understanding of relaxation processes and magnetic interactions in exchange-coupled systems. This thesis dissertation reports on studies carried out about the exchange-coupled NiFe(20nm)FeMn(20nm) thin films. We focused mainly on the determination of anisotropies and on the magnetic relaxation investigation at room and low temperatures. To this end, the characterization work based on the use of static (magnetometry) and dynamic (ferromagnetic resonance) techniques was coupled to simulations through the implementation of the DWF model. This model, based on the approach proposed by Mauri, allows the development of a domain wall within the antiferromagnet at the F/AF interface. The major result of this PhD work is the evidence of the slow relaxer process in die NiFe/FeMn bilayer at low temperatures. This magnetic relaxation process is at the origin of an apparent disagreement between the exchange-bias field values measured by the static and dynamic techniques. Moreover, the entities responsible for this mechanism were identified as being paramagnetic impurities, but not antiferromagnetic ones as suggested in the literature.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (154 p.)
  • Annexes : Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université de Bretagne Occidentale. Service commun de la documentation Section Droit-Sciences-STAPS.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TBRE2010/9
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