Contribution à l'étude du couplage d'échange entre couches de terres rares et de métaux de transition 3d à travers un métal non magnétique dans des multicouches

Contribution to the stdy of the exchange coupling between rare earth and 3d transition metal layers via a nonmagnetic metallic spacer in thin film multilayers

• Auteur / Autrice : Mihaela Gabriela Suciu
• Direction : Jean Voiron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

Le couplage d'échange entre couches dans les structures magnétiques en multicouches joue un rôle important tant d'un point de vue fondamental que pour les applications. Le but de ce travail est d'étudier l'évolution du couplage d'échange entre couches de terres rares et de métaux de transition 3d en fonction de l'épaisseur et de la nature d'une couche métallique non magnétique qui les sépare. Nous avons préparé par pulvérisation cathodique plusieurs séries de multicouches du type [Gd/X/Co/X]n où X représente le W, le Pt ou le Cr, que nous avons caractérisées au moyen des différentes techniques telles que la rétrodiffusion de particules alpha pour déterminer les épaisseurs, la microscopie à force atomique et la réflectivité de rayon X pour évaluer les rugosités des surfaces et des interfaces. L'étude des propriétés magnétiques de ces systèmes à basse température a révélé l'absence d'un couplage ferromagnétique ou oscillant entre les couches de Gd et de Co en fonction de l'épaisseur de la couche non magnétique. L'amplitude du couplage a été évaluée en utilisant des modèles de simulations numériques qui permettent de décrire les courbes d'aimantation expérimentales en tenant compte des structures réelles des multicouches et des énergies mises en jeu. Les résultats montrent un comportement magnétique très différent selon la nature du métal non magnétique. Une configuration proche de 90ʿ entre les aimantations des couches de Gd et de Co a été observée lorsque la couche séparatrice est en Cr. Des expériences de réflectivité de neutrons polarisés et des mesures de réflectivité magnétique résinnante de rayon X ont été réalissées pour caractériser la couche intercalaire. Un signal magnétique a pu être observé sur le Cr par réflectivité magnétique résonnante de rayon X du fait de la sélectivité chimique de cette technique.