Simulations micromagnétiques de nano-architectures tridimensionnelles

Micromagnetic simulation of three-dimensional nano-architectures

• Auteur / Autrice : Rajgowrav Cheenikundil
• Direction : Riccardo Hertel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de la matière condensée
• Date : Soutenance le 16/12/2021
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Dietmar Weinmann
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sam Ladak, Daniel Lacour
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dirk Grundler, Liliana-Daniela Buda

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spintronique

Matériaux ferromagnétiques

Dynamique d'aimantation

Mots clés libres

Simulations micromagnétiques

Nanostructures tridimensionnelles

Dynamique de l’aimantation

Hyperfréquences

Micromagnetic simulations

Three-dimensional magnetic nanostructures

Magnetization dynamics

High-frequency

Résumé

Cette thèse traite de simulations micromagnétiques de la dynamique hyperfréquence de l’aimantation dans des nano-architectures tridimensionnelles (3D) constituées de réseaux de nanofils interconnectés. Les propriétés magnétiques de tels nanomatériaux artificiels sont fortement influencées par leur géométrie. En étudiant la structure magnétique statique de ces systèmes, nous montrons des configurations correspondant à des réseaux de glace de spin artificiels 3D, avec des interactions frustrées et des structures de défaut monopolaires aux points d'intersection. Nos simulations révèlent une activité élevée de ces sites dans les excitations magnétiques de haute fréquence. Nous étudions diverses nano-architectures 3D et montrons que leur géométrie et leur structure magnétique donnent des signatures hyperfréquences caractéristiques. Le contrôle de ces caractéristiques pourrait ouvrir de nouvelles voies pour la recherche magnonique et dans le développement de métamatériaux magnétiques reprogrammables.

The thesis discusses micromagnetic simulation studies on the high-frequency magnetic dynamics in three-dimensional (3D) nano-architectures made of interconnected magnetic nanowire networks. Such artificial magnetic materials with nanoscale features have recently emerged as a vivid topic of research, as their geometry has a decisive impact on their magnetic properties. By studying their static magnetization structure, we find that these systems display a behavior analogous to that of 3D artificial spin ice lattices, with frustrated interactions and the emergence of monopole-like defect structure at the wires’ intersection points. Our simulations reveal a high activity of these defect sites in the magnonic high-frequency spectrum. We study various 3D nano-architectures and show that their geometry and magnetization state results in characteristic high-frequency signatures. Controlling these features could open new pathways for magnonics research and reprogrammable magnetic metamaterials