Manipulation de la synchronisation mutuelle dans une paire d'oscillateurs à transfert de spin

Manipulation of the mutual synchronisation in a pair of spin-torque oscillators

• Auteur / Autrice : Xavier Du Hamel de Milly
• Direction : Grégoire de Loubens
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 29/11/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Service de physique de l'état condensé (Gif-sur-Yvette, Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Ursula Ebels
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Grégoire de Loubens, Ursula Ebels, Stéphane Mangin, Joo-Von Kim, Vincent Cros, Nicolas Biziere
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ursula Ebels, Stéphane Mangin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microcapteurs

Micro-ondes

Transfert de spin

Mots clés libres

Spintronique

Magnétisme

Hyperfréquences

Capteur

Simulation

Spintronics

Magnetism

Microwaves

Sensor

Modeling

Résumé

Les oscillateurs à transfert de spin se distinguent des autres oscillateurs électroniqueshyperfréquences notamment par leurs grandes non-linéarité et agilité en fréquence.Cependant quoi que les principes fondamentaux de ces systèmes soient bien compris,leurs performances en termes de puissance de sortie et de largeur de raie en limitent lesapplications au stade de prototype. Pour y remédier, une des stratégies est celle de lasynchronisation mutuelle, qui devrait améliorer les caractéristiques de ces systèmes enaugmentant le volume oscillant, mais aussi permettre la réalisation de structures pluscomplexes. Bien que le mécanisme fondamental a été démontré, toutes ses implicationsne sont pas encore parfaitement comprises. C’est dans cette perspective que nous étudionsle réseau minimal d’oscillateurs non-linéaires constitué par une paire d’oscillateursà transfert de spin mutuellement couplés via leur rayonnement dipolaire. L’originalitéde ce travail réside dans l’introduction d’une antenne, qui peut générer un signal hyperfréquence et agir comme troisième oscillateur "idéal" pour explorer la riche dynamique du système, qui présente des intérêts aussi bien fondamentaux qu’applicatifs.

Spin torque oscillators have driven interest among other electronic microwaveoscillators notably for their high nonlinearity and agility. However although the fundamentalprinciples of those systems are well-understood, these are limited to the realisationof prototypes due to their poor performances in terms of emitted power and linewidth.One strategy to deal with those limitations consists in mutually synchronising several suchoscillators, which would increase the oscillating volume, thereby improving these characteristics and allowing the realisation of more complex structures. Despite the fact thatthe fundamental principle has been demonstrated, its implication are still far from beingperfectly understood. In this perspective we study the minimalistic network consisting ina pair of spin torque oscillators mutually coupled via their magneto-dipolar interaction.The originality of this work lies in the introduction of a microstrip antenna, which enablesthe generation a microwave signal and acts as a third "ideal" oscillator to probe the richdynamics of this system, which displays fundamental as well as applicative interests.