Effet hall extraordinaire et renversement de l'aimantation dans des microstructures gravees a base de films ultraminces

Anomalous hall effect and magnetisation reversal in microstructures patterned in ultrathin films

• Auteur / Autrice : JEROME CAULET
• Direction : Claude Chappert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

J'ai etudie l'effet hall extraordinaire (ehe) dans des micropistes magnetiques gravees dans des empilements du type m/co/m/s (m = au, pt, s = sio#2/si). Notre but est d'utiliser les proprietes de magnetotransport, comme la magnetoresistance geante (mrg) et l'ehe, pour caracteriser le renversement de l'aimantation dans ces structures ou les couches de co ultraminces (epaisseur < 1 nm) ont un axe de facile aimantation perpendiculaire. Les films m/co/m sont deposes par evaporation sous ultravide ou pulverisation cathodique. Les pistes sont ensuite definies en utilisant les techniques de la microelectronique. Nous avons developpe des procedes originaux qui ne degradent pas les fragiles interfaces au/co ou pt/co, sources des proprietes magnetiques interessantes de nos films. Sur des bicouches m/co#2/m/co#1/m/s a effet vanne de spin, des mesures simultanees d'ehe et de gmr revelent une forte contribution parasite de l'effet le plus important (mrg pour au/co et ehe pour co/pt) lorsqu'on essaye de mesurer l'effet le plus faible, ce qui gene l'interpretation. Par contre, l'ehe de simples sandwichs pt(3nm)/co/pt(6nm) est parfaitement adapte a la caracterisation des processus d'aimantation. Pour elucider l'origine de la forte amplitude mesuree, je me suis interesse a l'effet produit par l'ajout d'une couche d'au a l'interface entre le co et le pt (structure pt/au/co/pt/s). Au contraire du pt, l'au n'est pas miscible avec le co, et n'acquiert pas de polarisation de spin a son contact. De maniere etonnante, lorsqu'on varie la temperature de 50 k a 300 k la constante d'ehe suit la meme loi r#s=a + b#2, en fonction de la resistivite , que les films magnetiques homogenes. L'evolution respective des constantes a et b, lorsque l'epaisseur d'au augmente jusqu'a 1 nm, permet alors de relier l'amplitude de l'ehe aux structures des interfaces pt/co et au/co. Enfin, par des calculs numeriques de sensibilite de hall, et par des mesures combinees d'ehe et de microscopie magneto-optique, j'ai montre que l'allure des cycles d'ehe peut permettre de caracteriser le retournement de l'aimantation dans une croix de hall, et par exemple differencier entre les processus de propagation de parois de ceux de nucleation progressive de domaines inverses.