New numerical approaches for micromagnetism and current-induced domain wall motion

• Auteur / Autrice : Helga Szambolics
• Direction : Jean-Christophe Toussaint, Liliana-Daniela Buda
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des matériaux
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Magnétisme

Spin

Éléments finis, Méthode des

Résumé

Cette thèse comporte deux parties. L'objectif de la première partie était l'implémentation d'une méthode de résolution de l'équation dynamique de Landau-Lifshitz-Gilbert fondée sur l'approximation des éléments finis. Deux approches ont été présentées: la première reposant sur une formulation avec contrainte et la seconde mettant en œuvre des fonctions tests dans le plan tangent à l'aimantation. Seule la seconde approche reproduit la dynamique obtenue en différences finies sur des cas tests. Dans la seconde partie, le but était d'étudier le déplacement de parois de domaines magnétiques sous l'effet d'un champ magnétique ou d'un courant polarisé en spin dans des systèmes à anisotropie perpendiculaire. Il a été nécessaire d'introduire dans l'équation dynamique les termes dus au transfert de spin. Des systèmes idéaux et des systèmes avec différents types de défauts ont été étudiés. Les résultats numériques ont été comparés avec les données expérimentales disponibles.

The purpose of the work presented here is twofold. The first task was to provide a simulation tool based on the finite element method. Two finite element formulations were derived for the dynamic Landau-Lifshitz-Gilbert equation. The first is based on the resolution of the dynamic equation including the constraint on the magnetization, while the second uses test functions that belong to the tangent space of the magnetization. Only the second approach reproduced accurately the magnetization dynamics for several test cases. The second part of the manuscript concerns the study of magnetic domain wall displacement in systems with perpendicular magnetocrystalline anisotropy. This study required the insertion of two new terms in the Landau-Lifshitz-Gilbert equation. Both ideal and systems with different kind of defects were studied. Whenever possible, comparison with experimental results is carried out.