Thèse soutenue

Contribution théorique et expérimentale à l'étude de l'exchange-spring aimants
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Auteur / Autrice : Renuka Tayade
Direction : Frédéric Mazaleyrat
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences physiques
Date : Soutenance le 03/07/2014
Etablissement(s) : Cachan, Ecole normale supérieure
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pratiques (1998-2015 ; Cachan, Val-de-Marne)
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Isnard, Martino Lo Bue
Rapporteurs / Rapporteuses : Lotfi Bessais, Salim-Mourad Cherif

Mots clés

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Résumé

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Cette thèse contribue à l'étude des aimants à effet ressort, connu sous le nom de "Exchange Spring Magnets" (ESM). Nous avons divisé nos travaux en deux parties : une première dite expérimentale et une seconde dite théorique. Dans la première partie, nous avons étudié la synthèse de ESM. Le processus de fabrication débute par le mélange des nano-poudres magnétiques dures et douces. Cette étape a été réalisé par broyage mécanique ainsi que par ultrasons. Les mélanges sont ensuite frittés via la technique de frittage par plasma d'arc (Spark Plasma Sintering (SPS)) afin d'obtenir des aimants massifs. La structure ainsi que les propriétés magnétiques de ces aimants sont étudiées. Les structures obtenues présentent des phases intermédiaires ainsi qu'une réduction de la phase magnétique dure. Nous avons trouvé que ces aimants ont des cycles magnétiques à deux phases indiquant un couplage faible entre les phases précurseurs. De plus, les aimants obtenus à partir du mélange à ultrasons possèdent des meilleurs propriétés magnétiques que ceux obtenus par broyages mécanique ainsi qu'une plus grande capacité à obtenir un meilleur couplage. Dans la seconde partie, nous avons étudié l'utilité des ESM pour l'enregistrement magnétique perpendiculaire. Il a été montré qu'en y appliquant un faible champ micro-onde , l'ESM présente un basculement facilité ainsi qu'une meilleur stabilité thermique, ce qui est désirable pour l'enregistrement magnétique. Nous avons étudié les dynamiques non-linéaires de basculement magnétique dans un ESM perpendiculaire en utilisant l'équation de Landau-Lifshitz. A partir d'un nouveau code FORTRAN basé sur la méthode des différences finies, nous avons étudié les solutions numériques de cette équation. Le système bi-couche présente des solutions stables nommés modes-P globaux et une diminution du champ nécessaire au basculement pour une grande gamme de fréquence. Le profil de la magnétisation dans le système étendu à été étudié numériquement. L'étude analytique des dynamiques est commentée en faisant l'approximation que deux modes-P sont couplés par un champ d'interaction. L'"ansatz" utilisé pour décrire le champ d'interaction est validé par comparaison avec les résultats numériques. Cette approche s'est révélée être équivalente à l'étude de deux macro-spins couplés.