Spectroscopie Brillouin dans les couches minces, multicouches et nanostructures magnétiques PDF Download

Author: Hedi Bouloussa-Huynh
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Book Description
Ce travail vise à étudier, expérimentalement et théoriquement, le comportement des ondes de spin dans des couches ultraminces, multicouches et nanostructures magnétiques en présence de l'interaction Dzyaloshinskii-Moriya d'interface (DMI). A cet effet, nous avons utilisé la spectroscopie Brillouin (BLS) de diffusion inélastique de la lumière comme sonde expérimentale. Cette technique s'est avérée un outil extrêmement efficace pour mesurer la DMI ; effet qui se traduit par une asymétrie des raies Stokes et anti-Stokes d'un spectre BLS d'un système magnétique mince en contact d'un métal lourd produisant un fort couplage spin-orbite (SOC, acronyme anglais). Ainsi,en présence de DMI, les fréquences de deux ondes de spin se propageant dans des directions opposées seront différentes du fait de la brisure de symétrie par inversion.Différents systèmes ont été abordés et différentes situations et paramètres ont été considérés.Sur les systèmes simples en couches ultraminces, le comportement en fonction de l'épaisseur du film magnétique ou encore l'effet du recuit ont été cernés mettant en évidence le caractère interfacial de la DMI et le rôle de la qualité structurale et chimique de l'interface ferromagnétique/métal lourd. Par ailleurs, nous avons montré que l'addition d'impuretés non magnétiques à fort SOC dans des métaux légers interfacés avec un ferromagnétique peut constituer une approche efficace pour améliorer et contrôler simultanément l'amortissement magnétique, l'anisotropie perpendiculaire ainsi que la DMI. Une corrélation entre ces paramètres issus du SOC a été démontrée.Dans les empilements de couches minces, une attention particulière a été dévolue au rôle des couplages d'échange, dipolaire et des anisotropies magnétiques sur le comportement des ondes de spin en présence de DMI. Il apparaît que la mesure quantitative de la DMI peut s'écarter nettement de celle obtenue à partir de l'expression analytique éprouvée pour les couches minces simples où la valeur de la DMI est directement proportionnelle au vecteur d'onde des ondes de spin. Un calcul complet est ainsi nécessaire pour tous les cas non-symétriques (interfaces non équivalentes, anisotropies d'interface différentes,. . . ). Les résultats théoriques présentés à cet effet représentent un outil extrêmement utile.L'étude de différents réseaux de nanolignes présentant une DMI a été l'occasion de mettre en évidence les effets de taille et de périodicité dans différentes situations. Des nanolignes complètement découplées ou en contact physique partiel sur l'épaisseur ont été abordées. Nous avons ainsi mis en évidence l'absence de DMI pour des ondes de spin stationnaires selon la largeur des lignes découplées et corrélé le comportement des ondes de spin à leur longueur d'atténuation et la périodicité des réseaux, alors qu'un comportement magnonique modulé par la présence de la DMI a été observé pour les lignes couplées par l'intermédiaire d'un film ferromagnétique. Les résultats obtenus dans ce travail de thèse participent à la compréhension du comportement magnétique dynamique de systèmes en présence de DMI pouvant contribuer à l'ingénierie efficace de systèmes pour l'électronique de spin du futur ou la spin-orbitronique,notamment à base de configurations de spin chirales tels que les skyrmions.