Dynamique de l'aimantation dans des oscillateurs à vortex

Magnetization dynamics in nanocontact vortex based oscillators

• Auteur / Autrice : Ruben Miguel Ochoa de Zuazola
• Direction : Thibaut Devolder
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 16/07/2013
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences et Technologies de l'Information, des Télécommunications et des Systèmes (Orsay, Essonne ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'électronique fondamentale (Orsay, Essonne ; 19..-2016)
• Jury : Président / Présidente : Claude Chappert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thibaut Devolder, Claude Chappert, André Thiaville, Olivier Fruchart, Yves Roussigne, Sven Cornelissen
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : André Thiaville, Olivier Fruchart

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transfert de spin

Spintronique

Mots clés libres

Vortex

Antivortex

Électronique de spin

Nanocontact

Dynamique de l'aimantation

Vanne de spin

Transfert de spin

Vortex

Antivortex

Spintronics

Nanocontact

Magetization dynamics

Spin valve

Spin transfer

Résumé

Cette thèse décrit le comportement dynamique des vortex magnétiques dans une structure comprenant un nanocontact sur une multicouche magnétique dans la configuration vanne de spin. Notre approche a couvert des aspects expérimentaux principalement basés sur des mesures électriques cryogéniques micro-ondes, et des aspects théoriques analytiques basés sur le formalisme de Thiele ainsi que des aspects théoriques numériques par le biais de simulations micromagnétiques. La première partie du travail a été consacrée à la compréhension de la dynamique hyperfréquence d'un vortex situé dans la couche ferromagnétique libre, lorsque le couple de transfert de spin met le vortex en mouvement gyrotropique permanent autour du nanocontact. La seconde partie du travail a été consacrée à la compréhension du processus de nucléation du vortex telle qu'induite par la combinaison du champ Ampérien et du transfert de spin. La dépendance de la nucléation envers température et indirectement envers en champ d'anisotropie d'échange a été étudiée, et modélisé en validant l'hypothèse de la création d'un paire vortex-antivortex dans la couche piégée de la vanne de spin.

This thesis describes the dynamical behavior of a magnetic vortex structure occuring in a system comprising a nano-contact on a magnetic multilayer which is in the spin valve configuration. Our approach covered experimental aspects mainly based on cryogenic microwave measurements, together with analytical theory based on the formalism of Thiele and numerical modeling through micromagnetic simulations. The first part of the work was devoted to the understanding of the microwave dynamics of a vortex located in the ferromagnetic free layer, when the spin transfer torque puts the vortex in permanent gyrotropic motion about the nanocontact. The second part of the work was devoted to the understanding of the process of the nucleation of a vortex, as induced by the combination of Ampére field and spin transfer torques. In the pinned layer, the dependence of the nucleation on the temperature and indirectly on the exchange bias field has been studied. It has been modelled by the creation of a vortex-antivortex pair in the pinned layer of the spin valve.