Thèse soutenue

Etude théorique de l'anisotropie magnétique dans des systèmes hybrides pour la spintronique moléculaire
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Auteur / Autrice : Ludovic Le Laurent
Direction : Cyrille Barreteau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique de la matière condensée
Date : Soutenance le 04/12/2020
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ondes et Matière
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Service de physique de l'état condensé (Gif-sur-Yvette, Essonne)
référent : Faculté des sciences d'Orsay
Jury : Président / Présidente : Andrés Saúl
Examinateurs / Examinatrices : Lionel Calmels, Mébarek Alouani, Liza Herrera Diez
Rapporteurs / Rapporteuses : Lionel Calmels, Mébarek Alouani

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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L'anisotropie magnétique est une propriété de grande importance aussi bien pour les applications (stockage magnétiques, ...) que pour son intérêt fondamental. Dans ce manuscrit, nous nous intéressons plus précisément au calcul de l'énergie d'anisotropie magnéto-cristalline (MCA) qui est issue du couplage spin-orbite. C'est une grandeur délicate à déterminer pour plusieurs raisons : elle est en général très faible (de l'ordre du meV par atome au maximum) et elle dépend crucialement de nombreux paramètres physiques et numériques. Elle est notamment fortement dépendante des symétries du système, du réseau cristallin, mais aussi de la nature des matériaux, ici des métaux de transition 3d. Nous nous intéressons plus particulièrement à des couches minces magnétiques pour lesquelles la MCA est calculée comme étant la différence d'énergie du système entre une aimantation parallèle à la surface du matériau et une aimantation orthogonale à celle-ci. Nous utilisons en particulier des codes basés sur théorie de la fonctionnelle densité (DFT, Quantum ESPRESSO et Quantum ATK) et un code de liaisons fortes (TB). La MCA étant obtenue comme une différence d'énergie entre deux orientations de spin en utilisant le théorème de force. L'objectif de cette thèse de doctorat est de comprendre et de décrire en détails le comportement de la MCA dans des films minces magnétiques et les différentes manières de modifier de manière contrôlée (ou non) cette grandeur. Grâce à nos outils de calcul, nous avons extrait des grandes tendances et mis en évidence les paramètres essentiels qui permettent de piloter l'anisotropie. L'une d'entre elles retient particulièrement notre attention, l'hybridation d'orbitales entre un métal de transition 3d et un atome de carbone non-magnétique, donnant lieu d'importantes variations d'anisotropie. De tels systèmes sont dits hybrides, et nous renseignent sur les capacités de transmission du magnétisme (polarisation, anisotropie) entre atomes voisins.