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Thèse soutenue

Phénomènes dynamiques non linéaires dans les films minces magnétostrictifs au voisinage de la transition de réorientation de Spin : Application aux micro systèmes

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Auteur / Autrice : Nicolas Tiercelin
Direction : Philippe Pernod
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Electronique
Date : Soutenance en 2000
Etablissement(s) : Valenciennes

Résumé

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L'utilisation de la magnétostriction géante dans le domaine des micro-actionneurs offre de nombreux avantages. Ce mémoire présente le développement de couches minces permettant d'induire une instabilité magnétique, dont l'utilisation améliore grandement la sensibilité relativement aux champs de commande et offre de nouvelles perspectives d'excitation non linéaire des actionneurs résonants. Une présentation des besoins en micro actionneurs est proposée, ainsi qu'un état de l'art des couches minces magnétostrictives. L'étude à l'aide du formalisme de landau des propriétés de la transitions de réorientation de Spin (trs) induite par un champ magnétique dans une couche mince magnétostrictive présentant une aimantation planaire et uni-axiale, montre le potentiel de ces instabilités. L'étude de la technologie nécessaire à l'obtention de telles couches est présentée. Des multicouches déposées par la méthode de pulvérisation cathodique sous champ ont notamment été obtenues et offrent la caractéristique uni-axiale désirée. Des poutres encastrées de taille centimétrique en silicium recouvertes de tels films actifs ont été excitées par un champ magnétique de commande. Pour une basse fréquence de ce champ, les poutres peuvent montrer un comportement bistable. L'excitation aux fréquences de résonance mécanique est ensuite étudiée et la réponse des actionneurs en flexion ou en torsion met en évidence la très grande sensibilité au voisinage de la trs, expérimentalement et théoriquement. Grace aux non linéarités géantes présentes à la transition, la résonance à la fréquence f n des actionneurs peut être aussi obtenue par une excitation sous-harmonique à une fréquence f n/n (ou n est entier) et ce, avec une grande efficacité. Un modèle analytique permettant de rendre compte qualitativement des phénomènes est proposé. L'utilisation de ces propriétés pour les micro actionneurs magnétostrictifs est discutée. Les premiers développements d'une modélisation numérique sont aussi présentés.