Mecanismes de renversement de l'aimantation dans des couches couplees par echange direct avec du nio et dans des jonctions tunnel

• Auteur / Autrice : Philippe Gogol
• Direction : Jacques Miltat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Ce travail de these s'inscrit dans une thematique de recherche et d'optimisation de dispositifs magneto-resistifs, tels que les vannes de spin ou les jonctions tunnel, par l'etude des mecanismes de renversement de l'aimantation des couches ferromagnetiques en fonction des interactions induites par leur structure : couplage d'echange direct ferro / antiferromagnetique, couplage indirect entre les deux couches ferromagnetiques et effets de forme. L'ensemble des analyses repose sur des observations par microscopie magneto-optique kerr et par microscopie a force atomique ou magnetique. Sur des bicouches nio/nife, il a ete demontre que l'amplitude du champ de recuit oriente la geometrie du couplage d'echange a 0\ ou a 90\ de celui-ci, cet effet etant impute a un mecanisme possible de spin-flop dans le nio. Le renversement de la couche de nife evolue d'autre part avec l'augmentation de l'epaisseur du nio d'un regime de propagation a un regime de nucleation d'une densite croissante de domaines. Enfin, il a ete observe que les anisotropies uniaxiale et unidirectionnelle sont mobiles en position avec un caractere hysteretique en fonction de l'angle d'application du champ magnetique. Sur des jonctions tunnel co/al 2o 3/nife, il a ete demontre que l'emploi d'un substrat de silicium a surface modulee (step-bunching) elimine les fluctuations locales d'anisotropie des couches ferromagnetiques. Il a egalement ete etabli l'existence d'un couplage indirect ferromagnetique de type peau d'orange entre les deux couches et que les champs magnetostatiques induits par la mise en forme en plots circulaires etaient responsables de l'evolution de cycles d'hysteresis du nife en fonction du diametre et de la profondeur de gravure des plots. Enfin, sur les jonctions polarisees nio/co/al 2o 3/co, il a ete constate une forte complexite du processus de retournement des deux couches ferromagnetiques alliant phases de rotation locale, propagation de parois et generation de parois a 360\ organisees en pelote. L'origine de ce mode de renversement et de ces parois a 360\ a ete imputee a de fortes fluctuations d'anisotropie, l'existence d'un couplage indirect entre les deux couches de co et du couplage d'echange direct entre le nio et le co.