Fragmentation bi-dimensionnelle de couches minces ferromagnétiques : études par diffraction des rayons x et magnétométrie MOKE

• Auteur / Autrice : Hatem BEN MAHMOUD
• Direction : Damien Faurie, Fatih Zighem
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 05/11/2020; Soutenance le 19/12/2024
• Etablissement(s) : Paris 13
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)

Mots clés

Mots clés libres

Nanomagnétisme

Nanomécanique

Couplage magnétoélastique

Nanomagnetism

Nanomechanics

Magnetoelastic coupling

Résumé

Les systèmes magnéto-électroniques de demain devront être déformables pour s'adapter à des géométries complexes. L'électronique flexible a connu une croissance rapide, promettant de nombreuses applications dans des domaines variés tels que les environnements confinés et les écrans flexibles. Ces systèmes reposent sur des polymères, plus légers et moins coûteux que le silicium. Comprendre les interactions entre déformations mécaniques et propriétés magnétiques est essentiel : à faibles déformations, l'anisotropie magnétique est clé, tandis qu'à fortes déformations, il est crucial d'examiner les dommages microscopiques (fragmentation, décohésion) et leur impact. Cependant, les liens entre fragmentation des couches minces et leurs propriétés magnétiques, notamment en traction biaxiale, sont encore peu explorés. Cette thèse vise à combler ce manque de connaissances par des développements instrumentaux et des études sur des systèmes modèles. Nous avons étudié des systèmes magnétiques flexibles modèles en combinant plusieurs techniques in situ, permettant d'appliquer des déformations mécaniques importantes (jusqu'à 10 %) tout en analysant les propriétés magnétiques. Nous avons conçu un dispositif de traction pour l'entrefer d'un électroaimant et mis en place un magnétomètre à effet Kerr magnéto-optique (MOKE). Parallèlement, nous avons installé un magnétomètre MOKE sur la ligne DiffAbs du synchrotron Soleil. Les questions scientifiques portent sur les liens entre la distribution des contraintes (avant et pendant la multifissuration) et la réponse magnétique de ces systèmes, ainsi que sur les mécanismes sous-jacents

The magnetoelectronic systems of tomorrow will be deformable to adapt to complex geometries. Flexible electronics have experienced rapid growth, promising numerous applications in various fields such as confined environments and flexible displays. These systems rely on polymers that are lighter and less expensive than silicon. Understanding the interactions between mechanical strains and magnetic properties is essential: at low strains, magnetic anisotropy is key, while at high strains, it is crucial to examine microscopic damage (fragmentation, decohesion) and its impact. However, the links between thin film fragmentation and their magnetic properties, particularly under biaxial tension, are still underexplored. This thesis aims to bridge this knowledge gap through specific instrumental developments and studies on model systems. We have investigated model flexible magnetic systems by combining several in situ techniques, enabling the application of significant mechanical deformations (up to 10%) while analyzing their magnetic properties. We designed a tensile device for the air gap of an electromagnet and set up a MOKE magnetometer. In parallel, we installed a magneto-optical Kerr effect (MOKE) magnetometer on the DiffAbs beamline at the Soleil synchrotron. The scientific questions focus on the relationships between stress distribution (before and during multicracking) and the magnetic response of these systems, as well as the underlying mechanisms