Reptation et dépiégeage des parois de domaines magnétiques chirales

Creep and depinning of chiral magnetic domain walls

• Auteur / Autrice : Christian Marius Nguiepe Segnou
• Direction : Jean-Paul Adam
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des Matériaux
• Date : Soutenance le 28/06/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de nanosciences et de nanotechnologies (Palaiseau, Essonne ; 2016-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l’ingénierie et des systèmes (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Gilles Gaudin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Mangin, Mohamed Belmeguenai, Nicolas Vernier
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Stéphane Mangin, Mohamed Belmeguenai

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chiralité

Magnétisme

Disques durs

Skyrme, Modèle de

Domaines magnétiques

Mots clés libres

Parois de domaines

Interaction Dzyaloshinskii-Moriya

Nanomagnétisme

Microscopie Kerr

Domain wall

Dzyaloshinskii-Moriya interaction

Nanomagnetism

Kerr microscopy

Résumé

Le développement de nouveaux dispositifs de stockage qui exploitent directement le déplacement des structures magnétiques comme les parois de domaines magnétiques chirales et les skyrmions pourraient résoudre ce problème de consommation d'énergie des disque durs actuels. Ces structures magnétiques sont stabilisées par l'interaction Dzyaloshinskii-Moriya. Pour réaliser de tels dispositifs il faut d'abord comprendre le rôle que joue cette interaction dans la dynamique de ces structures magnétiques. Cette thèse traite la question du comportement statique et dynamique des parois chirales. Je commence par présenter les théories déjà élaborées ainsi que les expériences réalisées sur les parois chirales. Je décris ensuite les méthodes expérimentales utilisées pour la fabrication des échantillons et la mesure des vitesses des parois dans celles-ci. Pour le comportement statique, j'étudie comment évolue la configuration de la paroi sous l'influence d'un champ appliqué dans le plan. Pour le comportement dynamique, j'étudie la dynamique des parois dans un paysage de défauts sous les influences simultanées des champ appliqués dans et hors du plan. Je développe un modèle de piégeage par variation d'anisotropie. Enfin, je présente mes résultats expérimentaux et la méthode permettant d'extraire les paramètres de piégeage et je les compare au modèle.

The development of new storage devices that directly exploit the movement of magnetic structures such as chiral magnetic domain walls and skyrmions could solve this power consumption problem of current hard drives. These magnetic structures are stabilized by the Dzyaloshinskii-Moriya interaction. To produce such devices, it is first necessary to understand the role that this interaction plays in the dynamics of these magnetic structures. This thesis deals with the question of the static and dynamic behavior of chiral walls. I begin by presenting the theories already described as well as the experiments carried out on chiral walls. I will then describe the experimental methods used for the fabrication of the samples and the measurement of the domain wall velocities in them. For the static behavior, I study how the domain wall configuration evolves under the influence of an applied in-plane magnetic field. For the dynamic behavior, I study the domain wall dynamics in a landscape of defects under the simultaneous influences of the applied in and out of the plane magnetic fields. I develop a pinning model by variation of anisotropy. Finally, I present my experimental results and the method to extract the pinning parameters and I compare them to the model.