Textures magnétiques et parois de domaines : les objets du transfert de spin

Magnetic textures and domain walls as spin transfer objects

• Auteur / Autrice : Jean-Yves Chauleau
• Direction : André Thiaville
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanostructures

Magnétorésistance

Mots clés libres

Dynamique d'aimantation

Imagerie magnétique

Micro-magnétisme

Parois magnétiques

Microscopie à force magnétique

Résumé

Cette thèse a pour objectif l'étude des parois de domaines magnétiques, et plus généralement des textures magnétiques, dans des nanostructures. Ce travail est motivé par le couplage entre les électrons responsables du magnétisme et ceux de la conduction électrique, appelé transfert de spin, qui donnent lieu à la dynamique de parois de domaines sous courant de spin. La connaissance du comportement dynamique et des caractéristiques statiques de telles structures est alors indispensable. L'outil principalement utilisé dans de ce travail est la microscopie à force magnétique, et ce présent dans l'ensemble des sujet abordés. L'étude principale de ce travail concerne la mise en évidence expérimentale de l'automouvement de paroi dans des nanopistes de NiFe. Nous avons montré ce phénomène dans le cas d'une transformation de parois puis analysé l'importance qu'il a pour la dynamique des parois dans le cas général aux impulsions courtes. Les propriétés statiques ont aussi été étudiées par des mesures de magnétorésistance anisotrope pour des parois soumises à un champ magnétique tournant quasi-statique. Finalement, l'aspect "nouveaux matériaux" étant un des grands axes de recherche concernant le transfert de spin, une troisième partie a été consacrée à l'étude de la distribution d'aimantation complexe des nanostructures de NiPd. Pour tous les sujets abordés dans ce travail, des calculs micromagnétiques ont été effectués pour appuyer notre compréhension.

The objective of this PhD thesis is the study of magnetic domain walls, and more generally of magnetic textures, in nanostructures. This work is motivated by the coupling between electrons responsible for magnetism and those for electrical conduction, nowadays called spin transfer torque, enabling domain wall dynamics under spin current. Knowledge of domain walls' dynamic behaviour and static characteristics is thus required. The tool used all along this work has been the magnetic force microscopy. The main study of this work is the experimental demonstration of magnetic domain wall automotion in NiFe nanostrips. We studied this phenomenon in the case of a domain wall transformation and then analyzed its role for domain wall dynamics under short current pulses. The static properties of such structures prove equally important. They have been studied using anisotropic magnetoresistance measurement for domain walls under quasi-static rotating magnetic field. Finally, new material studies being one the main research direction for spin transfer torque issues, a third part has been devoted to study the complex magnetization distribution in NiPd nanostructures. For all the topics developed in this work, micromagnetic simulations have been carried out in order to deepen our understanding.