Vous êtes convie à la soutenance de thèse de Diane Gouéré qui aura lieu le vendredi 07 Avril à 14h dans l’auditorium
Titre : Étude de films ultraminces isolants ferrimagnétiques à anisotropie perpendiculaire, élaborés et optimisés par ablation laser pulsé
Langue : Francais
Résumé :
L’isolant ferrimagnétique de grenat de Fer et d’Yttrium (YIG) est le terrain de jeu privilégié du domaine de la magnonique grâce à son amortissement de Gilbert unique de 𝛼 = 5. 10−5 pour le bulk. L’émergence de nouvelles approches de croissance telles que le dépôt par ablation laser pulsé (PLD) et la pulvérisation hors axe a prouvé que les films ultraminces de grenat peuvent posséder des propriétés dynamiques comparables à celles des films micrométriques traditionnellement obtenus par épitaxie en phase liquide (LPE). Cependant, du point de vue des dispositifs, une anisotropie magnétique perpendiculaire (PMA) dans ce système est hautement souhaitable, par exemple pour effectuer une manipulation de l’aimantation par un couple spin-orbite. Récemment, des films minces de YIG aimantés perpendiculairement, et obtenus par pulvérisation et PLD ont été rapportés dans la littérature, ouvrant de nouvelles perspectives d’applications. Dans cette thèse, nous avons mis en évidence la stabilisation de l’anisotropie magnétique perpendiculaire induite par la contrainte épitaxiale, dans les films minces de YIG en utilisant un procédé de croissance par PLD. Lorsqu’il s’agit du domaine de la magnonique où les bicouches Pt/YIG sont largement utilisées, le YIG présente certaines limites. La principale est l’effet néfaste du chauffage par effet Joule – induit par le flux de courant dans la couche de Pt – sur le spectre des ondes de spin. Il a notamment été prouvé que les décalages de fréquence non linéaires limitent la fonctionnalité supplémentaire du paradigme magnon-spintronique. Ce problème peut être résolu en modifiant l’anisotropie magnétique des films de YIG par exemple en effectuant un dopage au Bismuth pour obtenir des films avec PMA. En fait, ce n’est que très récemment que des films ultraminces de YIG dopé au Bismuth (Bi-YIG) avec une anisotropie magnétique perpendiculaire et adaptés à la magnonique ont été obtenus. Ces films ont été récemment caractérisés par un amortissement de Gilbert de l’ordre de quelques 10−4 et un mouvement de paroi de domaine induit par le courant ayant une vitesse dépassant 4000 m s -1 . Dans cette thèse, les conditions de croissance des films minces Bi-YIG sont optimisées pour accorder l’axe facile hors du plan et atteindre une aimantation effective nulle par une combinaison d’anisotropies magnéto-élastiques et induites par la croissance, qui compensent l’anisotropie dipolaire. Cet équilibre crucial est obtenu par le réglage fin de la température de croissance pendant le procédé de croissance PLD. Cette optimisation est également corrélée à une indépendance en température de la fréquence de résonance ferromagnétique. Enfin, l’observation récente de bulles de diamètre sub-micrométrique dans un grenat isolant ferrimagnétique, ainsi que la mise en évidence d’une interaction Dzyaloshinskii-Moriya (DMI) ont provoqué un regain d’intérêt pour cette classe de matériaux. Dans cette thèse, nous avons démontré que des bulles magnétiques de moins de 300 nm peuvent être stabilisées dans les films minces optimisés de YIG dopé au Bismuth et que les bulles peuvent ultimement former un réseau. L’anisotropie magnéto-cristalline est un ingrédient important dans leur stabilisation alors qu’aucune DMI notable n’a été mesurée dans les films minces de Bi-YIG.
