Contribution a l'etude des mecanismes d'amortissement de la resonance gyromagnetique dans les grenats de terres rares : comparaison entre l'etat sature et l'etat non sature

Ferromagnetic resonance damping in rare earth garnets : comparison between saturated and unsaturated states

• Auteur / Autrice : THOMAS TAFFARY
• Direction : Hubert Pascard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Ce travail s'inscrit dans le cadre des etudes fondamentales stimulees par les applications electromagnetiques hyperfrequences des ferrites en tant que constituants des ecrans absorbants. L'amelioration de leurs proprietes necessite d'avancer dans la comprehension des mecanismes qui regissent la permeabilite complexe initiale de ces materiaux. Des deux mecanismes, mouvement des parois et rotation de l'aimantation, contribuant a la permeabilite, nous nous sommes interesses a celui qui est responsable des pertes magnetiques a haute frequence : la rotation de l'aimantation qui, en regime dynamique, donne lieu a la resonance gyromagnetique. Les phenomenes qui regissent l'amortissement de cette derniere sont en general bien compris dans les materiaux monocristallins ou polycristallins totalement aimantes (etat sature) mais restent encore obscurs dans le cas, utilise en pratique, des materiaux ceramiques non satures. Pour mettre en evidence le role de la structure paroi + domaines, nous avons compare l'amortissement de la resonance gyromagnetique mesure dans l'etat sature et dans l'etat non sature sur les materiaux grenats y#1#-#xtr#xgd#2fe#5o#1#2 (avec 0<x<1 et tr = dy, ho, tb). Le choix de cette famille de materiaux a ete justifie au debut du chapitre iv. Nous rappelons que notre objectif fut davantage la comprehension des phenomenes que l'elaboration de materiaux directement utilisables. Apres avoir eprouve trois voies d'elaboration de materiaux ceramiques (chamottage, coprecipitation et frittage direct) dans le cas du materiau de reference, nous avons elabore les materiaux substitues par frittage direct. Profitant du phenomene de croissance discontinue ayant lieu pour des temperatures superieures a 1460c, des monocristaux de petite taille ont egalement pu etre synthetises. Puis leurs proprietes hyperfrequences ont ete mesurees dans l'etat sature et dans l'etat non sature. Dans l'etat sature, explore par mesure de rfm ou par mesure de () sous champ saturant, l'ajustemen t des courbes () suivant le modele de landau-lifchitz a permis de determiner l'amortissement de la precession uniforme note #s#a#t. Nous avons trouve des resultats en accord avec ceux de la bibliographie concernant le grenat yig. _ #s#a#t augmente approximativement de maniere lineaire avec le taux de substitution (l'augmentation peut atteindre plus d'un ordre de grandeur) ; _ la pente est croissante dans le sens dy, ho, tb. Dans l'etat non sature, explore par mesure de la permeabilite en ligne coaxiale, l'application du modele de bouchaud-zerah (approche de type champ moyen) a conduit a la determination #n#o#n# #s#a#t. Quelle que soit la terre rare, nous avons constate que #s#a#t < #n#o#n# #s#a#t et que le rapport #n#o#n# #s#a#t/#s#a#t est d'autant plus grand que le taux de substitution est faible. L'ecart observe (au faible taux de substitution) surprend car, dans la representation traditionnelle d'un materiau ferrimagnetique constitue de domaines uniformement aimantes separes par des parois, #n#o#n# #s#a#t, calcule en tenant compte des interactions entre les domaines, represente l'amortissement de la precession au sein d'un domaine. On s'attendait donc a observer des coefficients #n#o#n# #s#a#t et #s#a#t voisins. Cela nous a incite a emettre l'hypothese que l'interaction entre les parois et les domaines pourrait etre responsable de l'augmentation de l'amortissement lorsque le systeme passe de l'etat sature a l'etat non sature. Une tentative de prendre en compte ces interactions, et les interactions entre les grains, par une approche du type champ moyen s'est revelee insuffisante pour expliquer l'ecart observe. Aucune autre solution quantitative n'a ete envisagee. D'un point de vue fondamental, l'ecart constate est a rapprocher du paradoxe, toujours d'actualite, de la mobilite des parois evoque dans la bibliographie. Avant de pouvoir traiter les interactions entre les parois et les domaines, il semble vital de comprendre davantage la theorie de la paroi. En particulier, il faudrait peut etre emprunter une demarche differente des approches phenomenologiques qui considerent la paroi comme une entite a part entiere. D'un point de vue pratique, dans la conception d'ecrans absorbants exploitant la resonance gyromagnetique, il faut retenir que la substitution des terres rares ne permet pas d'augmenter suffisamment #s#a#t pour que cela puisse profiter aux applications liees a la furtivite. La comparaison entre les etats sature et non sature a montre que c'est davantage l'effet du desordre introduit par la structure des domaines et des parois qui regit () dans l'etat non sature plutot que l'amortissement intrinseque. Il serait donc profitable d'augmenter la densite de parois en diminuant par exemple la distance entre les points d'accrochage. Cela nuirait evidemment a la contribution basse frequence des parois. Un compromis doit etre etabli.