Letteratura scientifica selezionata sul tema "Aimantation en dynamique"

The Elatina Fm. records the younger Cryogenian ice age in the Adelaide Rift Complex (ARC) of South Australia, which has long-held the position as the type region for this low-latitude glaciation. Building upon a legacy of work, we document the pre- and syn-glacial sedimentary rocks to characterize the dynamics of the glaciation across the ARC. The Elatina Fm. records an array of well-preserved glacial facies at many different water depths across the basin, including ice contact tillites, fluvioglacial sandstones, dropstone intervals, tidal rhythmites with combined-flow ripples, and turbidites. The underlying Yaltipena Fm. records the pro-glacial influx of sediment from encroaching land-based ice sheets. The onset of the glaciation is heralded by the major element ratios (Chemical Index of Alteration) of the pre-glacial facies across the platform that show a reduction in chemical weathering and a deterioration in climate towards the base of the Elatina Fm. The advancing ice sheets caused soft-sediment deformation of the beds below the glacial diamictite, including sub-glacial push structures, as well as sub-glacial erosion of the carbonate unit beneath. Measured stratigraphic sections across the basin show glacial erosion up to 130 m into the carbonate platform. However, δ13C measurements of carbonate clasts within the glacial diamictite units were used to assess provenance and relative timing of δ13C acquisition, and suggest that at least 500 m of erosion occurred somewhere in the basin. Detrital zircon provenance data from the Elatina Fm. suggest that glacial sediment may have been partially sourced from the cratons of Western Australia and that the Whyalla Sandstone, even if stratigraphically correlative, was not a sediment source. The remainder of the Elatina Fm. stratigraphy mostly records the deglaciation and can be divided into three facies: a slumped sandstone, dropstone diamictite, and current-reworked diamictite. The relative sea level fall within the upper Elatina Fm. requires that regional deglaciation occurred on the timescale of ice sheet – ocean gravitational interactions (instant) and/or isostatic rebound (~104 years). Structures previously interpreted as soft-sediment folds within the rhythmite facies that were used to constrain the low-latitude position of South Australia at the time of the Elatina glaciation are re-interpreted as stoss-depositional transverse ripples with superimposed oscillatory wave ripples. These combined-flow ripples across the ARC attest to open seas with significant fetch during the initial retreat of local glaciers. In addition, this interpretation no longer requires that the magnetization be syn-depositional, although we have no reason to believe that the low-latitude direction is a result of remagnetization, and positive reversal tests and tectonic fold tests are at least consistent with syn-depositional magnetization. Together, these paired sedimentological and chemostratigraphic observations reveal the onset of the glaciation and advance of the ice sheet from land to create a heavily glaciated terrain that was incised down to at least the base of the pre-glacial Trezona Fm.SOMMAIRELa Formation d’Elatina représente la phase précoce de l’âge glaciaire du Cryogénien de l’Adelaide Rift Complex (ARC) dans le sud de l’Australie, région qui a longtemps été la région type de cette glaciation de basse latitude. À partir d’un legs de travaux, nous nous sommes appuyés sur l’étude des roches sédimentaires préglaciaires et synglaciaires pour caractériser la dynamique de la glaciation à travers l’ARC. La Formation d’Elatina renferme une gamme de faciès glaciaires bien préservés correspondant à différentes profondeurs d’eau à travers le bassin, dont des tillites de contact glaciaire, des grès fluvioglaciaires, des intervalles à galets de délestage, des rythmites tidales avec des combinaisons de rides d’écoulement, et des turbidites. La Formation sous-jacente de Yaltipena est constituée de sédiments proglaciaires provenant de lentilles de glace en progression. Le début de la glaciation est reflété dans les ratios des éléments majeurs (indice d’altération chimique) des faciès préglaciaires de la plateforme qui montre une réduction de l’altération chimique et une détérioration du climat à l’approche de la base de la Formation d’Elatina. La progression des nappes de glace a entraîné une déformation des lits de sédiments meubles sous la diamictite glaciaire, montrant entre autres des structures de poussée sous-glaciaires ainsi que de l’érosion sous-glaciaire de l’unité de carbonate sous-jacente. Les mesures de coupes stratigraphiques à travers le bassin montrent que l’érosion glaciaire a enlevé jusqu’à 130 m du carbonate de la plateforme. Toutefois, les signatures isotopiques δ13C de fragments de carbonate dans les unités de diamictites glaciaires utilisées pour établir la provenance et la chronologie d’acquisition relative de la signature δ13C des fragments, permet de penser qu’il y a eu au moins 500 m d'érosion quelque part dans le bassin. Les données de provenance sur zircons détritiques de la Formation d’Elatina permettent de penser que les sédiments glaciaires provenaient partiellement des cratons de l'Australie occidentale et que le grès de la Formation de Whyalla, bien que stratigraphiquement corrélé, n'a pas été une source de sédiments. Ce qui reste de la stratigraphie de la Formation d’Elatina représente principalement la déglaciation, laquelle peut être divisée en trois faciès : un grès plissé, une diamictite à galets de délestage, et une diamictite remaniée par des courants. La baisse du niveau relatif de la mer dans la partie supérieure de la Formation d’Elatina suppose une déglaciation régionale sur une échelle de temps de l’ordre de celle de la nappe de glace – interactions gravitationnelles de l’océan (instantanées) et/ou rebond isostatique (~ 104 ans). Des structures décrites précédemment comme des plis de sédiments mous dans des faciès de rhythmites qui impliquait une position de basse latitude pour l'Australie du Sud à l'époque de la glaciation Elatina, sont réinterprétées comme des rides sédimentaires transverses asymétriques avec des rides de vagues oscillatoires superposées. Ces combinaisons de rides d’écoulement à travers l’ARC confirment l’existence d’un milieu marin ouvert d’une ampleur certaine au moment de la retraite initiale des glaciers locaux. En outre, cette interprétation ne nécessite plus que la magnétisation soit synsédimentaire, bien que nous n'ayons aucune raison de penser que l’orientation magnétique de basse latitude soit le résultat d’une ré-aimantation, et que les tests de réversibilité positifs et les tests de plissement tectonique sont au minimum conformes à une magnétisation synsédimentaire. Ensemble, ces observations sédimentologiques et chimiostratigraphiques mettent en lumière le début de la glaciation et l'avancée du couvert de glace continental menant à une région fortement englacée qui a été incisée jusqu'à à la base de la Formation préglaciaire de Trezona.

Dans ce travail, nous avons effectué des études théoriques sur le processus de relaxation de l’aimantation des nanoparticules superparamagnétiques avec une anisotropie triaxiale (orthorhombique). Dans le contexte du modèle de Néel-Brown, nous avons obtenu les solutions numériques et analytiques de l’équation de Fokker-Planck-Brown qui décrit la dynamique de l’aimantation de la particule monodomaine. Le processus de relaxation magnétique est caractérisé par le temps de relaxation de l’aimantation le plus long, les temps intégraux et effectifs. Dans le domaine des fréquences, il est caractérisé par les composantes longitudinale et transversales du tenseur de la susceptibilité magnétique. Les résultats des calculs numériques nous ont donnés la possibilité d’évaluer ces grandeurs importantes avec beaucoup d’habilités pour les valeurs typiques de la constante de dissipation α, de la température T, des constantes d’anisotropie et la pulsation  en absence ou en présence d’un champ magnétique uniforme extérieur H0. En utilisant l’approche de Kramers-Brown-Coffey, nous avons déduit les équations analytiques pour les temps de relaxation de l’aimantation et pour les composantes longitudinale et transversale de la susceptibilité magnétique. Ces équations sont en accord complet avec les résultats du calcul numérique. Elles ont des formes simples et nous permettent de comprendre le comportement qualitatif des temps de relaxation de l’aimantation et des spectres de la susceptibilité magnétiques dans toute la gamme de variation des paramètres physiques (température, pulsation, champ extérieur, et constante de dissipation)
In this thesis, a theoretical study of the dynamics of the magnetization of superparamagnetic nanoparticles with triaxial (orthorhombic) anisotropy has been carried out using the Néel-Brown model. Numerical and analytical solutions of the Fokker-Planck equation given by Brown, which describes the relaxation of the magnetization in the nanoparticles, have been obtained in order to facilitate this study. The process of relaxation of the magnetization is characterized by the longest relaxation time, integral relaxation time, and, in the frequency domain, by the longitudinal and transverse components of the magnetic susceptibility tensor. The numerical solutions allows us to evaluate these characteristics for typical values of the dissipation constant α, temperature T, anisotropy constants with and without a uniform external magnetic field H0. By using the approach of Kramers-Brown-Coffey, analytical equations for the magnetization relaxation times and for the longitudinal and transversals components of the magnetic susceptibility have been deduced. These analytical equations are in complete agreement with the results of our numerical calculations. They have simple analytical forms and allow one to quantify the dependence of the relaxation times and the magnetic susceptibility on the temperature T, angular frequency , strength of the external field H, and dissipation constant α. Moreover they can be used to estimate the relaxation times and the magnetic susceptibility in wide ranges of variation of T,, H, and α. The results obtained may be considered as a complete solution of the problem of relaxation of the magnetization in nano particles with triaxial anisotropy

Cette thèse a pour objectif d’étudier d’une manière approfondie les propriétés magnétiques, magnéto-optiques (MO) et électroniques du grenat de bismuth fer (Bi3Fe5O12, BIG). BIG est un nouveau matériau magnétique transparent connu pour ces propriétés MO exceptionnelles. Une partie de ce travail présente l’étude spectroscopique des propriétés MO statiques de BIG effectuée sur une large gamme d’épaisseur (5nm-220nm) d’énergie photonique (1. 7eV- 4. 2eV) et de température (5K-740K). Cette étude a permis de comprendre plusieurs propriétés intrinsèques de ce matériau complexe telles que ses cycles d’hystérésis anormaux et sa structure de bande électronique. La deuxième partie porte sur l’étude de la dynamique de l’aimantation. Nous avons montré que l’excitation de BIG par une impulsion laser femtoseconde de polarisation linéaire ou circulaire initie une précession cohérente de l’aimantation
The objective of this thesis is the extensive study of the magnetic, magneto-optical (MO) and electronic properties of the bismuth iron garnet (Bi3Fe5O12, BIG). BIG is a novel transparent magnetic material with exceptional MO properties. The first part of the thesis presents the studies of the static MO properties of BIG performed over a wide range of thickness (5nm-220nm) of photon energy (5nm-220nm) and of temperature (5K-740K). The obtained results have allowed understanding several intrinsic properties of this complex material such as its abnormal hysteresis loops and its electronic band structure. In the second part of the thesis, the optically induced magnetization dynamics has been studied. We have demonstrated that the excitation of BIG with linearly or circularly polarized femtosecond laser pulse triggers a coherent precession of the magnetization

Ce travail est consacre a l'etude des mecanismes d'aimantation dans les couches minces amorphes douces a base de cobalt, com#1m#2, avec m#1#,#2=zr, nb, re,. . . En basse frequence, d'une part et en haute frequence, d'autre part. En basse frequence, les cycles d'hysteresis ont ete traces sur des couches de forme toroidale, sous champ d'excitation faible, cycle de rayleigh, et sous champ d'excitation fort. L'effet de champs continus orientes selon le champ d'excitation, puis perpendiculaires a celui-ci est etudie. La permeabilite a ete mesuree pour differentes orientations du champ d'excitation par rapport a l'axe de facile aimantation. Ces resultats ont fait apparaitre une predominance des mouvements de parois de bloch dans les mecanismes d'aimantation, tant que le champ d'excitation n'est pas oriente dans la direction perpendiculaire a l'axe de facile aimantation. En haute frequence, une methode nouvelle de mesure, automatisee, large bande de la permeabilite entre 1 mhz et 3 ghz utilisant une ligne triplaque est decrite. Grace a ce dispositif, le caractere anisotrope de l'aimantation de telles couches est pris en compte dans la mesure de la permeabilite. Dans cette gamme de frequence, une valeur substantielle de la permeabilite est obtenue uniquement lorsque le champ d'excitation est oriente dans une direction perpendiculaire a l'axe de facile aimantation, mettant en evidence la predominance des rotations de spins. La frequence de coupure de la permeabilite en fonction de l'epaisseur est analysee a partir des mecanismes de courants de foucault

Ce travail porte sur l’étude du renversement d’aimantation de plots submicroniques à anisotropie perpendiculaire. La 1ère partie décrit la réalisation des réseaux de plots (entre 200nm et 1μm) par lithographie électronique et gravure ionique sèche à partir de films continus d’alliage CoPt3 et de multicouches (CoxPt10Å)nx. Le dispositif est complété par une microbobine lithographiée qui délivre un champ magnétique de 1. 5T. L’étude des propriétés magnétiques, décrite dans la 2nde partie, montre que les films d’alliage et les multicouches avec eCo<0. 7nm sont d’anisotropie perpendiculaire au plan. Par effet Kerr magnéto-optique, on voit que la coercivité des plots croît lorsque leur taille diminue. Cette tendance s’explique par le mode de renversement dominé par la propagation des parois de domaines qui est limitée par la taille des plots. L’étude par MFM du renversement de l’aimantation des plots sous l’effet d’impulsions de quelques ns a permis d’observer les 1ers stade de ce mécanisme
This work deals with the study of the magnetization reversal of submicrometric dots with perpendicular anisotropy. The 1st part describes the fabrication of the dots (characteristic size between 200nm and 1μm) by e-beam lithography and ionic beam etching from continuous CoPt3 films and (CoxPt10Å)nx multilayers. Moreover, a magnetic field up to 1. 5T is applied via a micro-coil that is lithographied directly on the dots network. The study of the magnetic properties, described in the 2nd part of this manuscript, shows that the alloy films and the multilayers with tCo<0. 7nm present a perpendicular anisotropy. Magneto-optic experiments with Kerr effect prove that the coercivity of the dots increases when their size decreases. This tendency can be explained by the reversal mode that is dominated by the propagation of the domains walls, which is limited by the size of the dots. Finally, the 1st steps of the magnetization reversal of the dots under magnetic impulsions of few ns was observed by MFM experiments

En raison d'applications potentielles dans l'industrie du stockage magnétique et du développement rapide de l'électronique de spin, la communauté scientifique a trouvé au cours des dernières décades un intérêt sans cesse croissant à la physique des nanocouches magnétiques empilés. L'une des principales questions dans ce domaine concerne l'origine du couplage à l'interface entre les couches actives qui joue un rôle déterminant dans leur dynamique puisqu'il permet de maitriser le retounement d'une couche par une action contrôlée sur l'autre couche. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié les mécanismes de retournement d'un système bi-couche en fonction du couplage inter-couche et avons obtenu son profil de l'aimantation. Notre travail aura un contribution non négligeable sur l'optimisation des paramètres physiques des multi-couches magnétiques en vue de leurs applications pratiques telles que les mémoires magnétiques à accès aléatoire (MRAM)
Due to its potential applications in the industry of magnetic recording media and the rapidly developing field of spintronics, the physics of stacked magnetic nanostructures has attracted a growing interest from the scienfic community during the last decades. One of the underlying issues of the multilayered magnetic systems used concerns the origin and effect of interlayer coupling as it plays a crucial role in the optimization of the magnetization switching. Accordingly, we have devoted the large part of the present thesis work to the study of the effect of such a coupling by considering various types thereof, and the switching mechanisms and magnetization profile they entail. We believe that our work will contribute to further optimizing the physical properties of magnetic multilayers as promising candidates for efficient information storage on magnetic media such as the Magnetic Random Access Memory (MRAM)

Ce travail de these presente une etude theorique et experimentale de la dynamique d'aimantation et de ses processus de renversement dans une couche ultramince ferromagnetique. Nous proposons deux modelisations phenomenologiques a une echelle mesoscopique du retournement multidomaine de l'aimantation sous un champ oscillant. Notre approche se veut generale, integrant la dynamique du champ magnetique applique, les mecanismes de nucleations et de propagations de domaines magnetiques. Nous aboutissons a une expression analytique de l'aimantation decrivant un cycle d'hysteresis. La comparaison avec l'experience nous permet d'identifier et de quantifier le trainage magnetique et les processus responsables du retournement de l'aimantation. La partie experimentale est une etude de la dynamique d'aimantation dans une structure sandwich mos#2/au(40nm)/co(0. 8nm)/au(3nm) par effet kerr magneto-optique. L'application des modeles developpes definit les modes de renversement de l'aimantation selon la dynamique du champ et les conditions d'elaboration de la couche ultrafine de cobalt.

La thèse s’intéresse à l’étude de la dynamique de désaimantation et de re-aimantation de systèmes ferromagnétiques légèrement excités au dessus du niveau de Fermi. Des impulsions laser femtosecondes dans le domaine spectral infrarouge (l = [3-10 µm]) sont utilisés pour exciter des films de CoPt3, de Ni et de Co de quelques nanomètres d’épaisseur. La réponse magnéto-optique est ensuite détectée grâce à une impulsion sonde visible (l = 798 nm). Les résultats montrent que, même dans le cas particulier où les transitions intrabandes dominent, la thermalisation, la relaxation vers le réseau et ensuite vers l'environnement demeurent les mécanismes prédominants pour la dynamique des spins dans les films ferromagnétiques. La comparaison entre la dynamique de thermalisation d’un film de CoPt3 et de Ni a permis de mettre en évidence l’importance de la structure de bande pour interpréter la dynamique de thermalisation des spins dans les métaux de transition. Pour des configurations expérimentales particulières, nous avons montré qu’il est possible d'induire un mouvement de précession amorti de l'aimantation autour du champ magnétique effectif. Le comportement de l’aimantation à ces échelles de temps a montré un bon accord avec le modèle théorique de Landau-Lifschitz Gilbert. La dynamique d’aimantation induite à 6. 5 µm dans un film de nickel a mis en évidence un comportement oscillatoire de période caractéristique égale à 2 ps. Ces oscillations sont indépendantes de l’angle du champ magnétique externe, de la densité d’excitation ainsi que de l’épaisseur du film. Nous avons attribué ce comportement à l’excitation d’un mode à 2-magnons dans le NiO par une onde acoustique générée dans le nickel
The aim of the study is to show how the ultrafast demagnetization and the subsequent rapid re-magnetization occur when exciting a ferromagnetic material with low energy infrared pulses. Towards that goal, we have used mid-infrared femtosecond laser pulses (l = [3-10 µm]) to excite CoPt3, Ni and Co ferromagnetic thin films. The magneto-optical response is then probed in the visible (l = 798 nm). Our results show that even though only intraband transitions occur, the demagnetization process and its subsequent relaxation to the lattice and to the environnement are still the dominant processes involved in the magnetization dynamics. We also show that the material band structure is important to interpret the thermalization synamics of the spins that occur before the heating of the lattice. For specific experimental configurations, we show that it is possible to induce a motion of precession of the magnetization around the effectif magnetic field and observe it while it is damped. Such approach gives an accurate description of the precession dynamics that can be modelled with Landau-Lifschitz Gilbert equations. The magnetization dynamics induced at 6. 5 µm in nickel shows an oscillatory behaviour with a period of 2 ps. Those oscillations are indpendents from the external magnetic filed angle, the pump intensity and the film thickness. We attribute this result to the excitation of a two-magnons mode on the NiO by an acoustic mode generated in nickel

Ce travail traite de la dynamique des mecanismes d'aimantation en relation avec la distribution de l'anisotropie dans les couches minces ferromagnetiques douces amorphes a base de cobalt. Nous montrons que le probleme du comportement en frequence de la permeabilite complexe due a la rotation de spin peut etre approche par la theorie de landau-lifshitz qui donne l'equation du mouvement du vecteur aimantation soumis a un champ excitateur. Nous presentons, en utilisant cette theorie, un calcul analytique du tenseur de permeabilite complexe d'une couche mince ferromagnetique a anisotropie uniaxiale planaire soumise a un champ excitateur de direction quelconque. Ce modele tient compte de parametres intrinseques. Ce calcul nous a permis: de simuler l'influence de ces parametres sur les spectres en frequence de la permeabilite complexe. De comparer les spectres theoriques de la permeabilite complexe avec des spectres experimentaux. De cette etude, il resulte que, dans certains cas, des ecarts existent entre les resultats experimentaux et les resultats issus du modele theorique. Nous avons emis l'hypothese que, dans ces cas, l'anisotropie des couches minces n'est pas parfaitement uniaxiale, mais qu'il pourrait exister une certaine dispersion de l'anisotropie, celle-ci pouvant etre a l'origine de ces ecarts. Si tel est le cas, les deux mecanismes d'aimantation, rotation de spin et deplacement de paroi, peuvent coexister quelle que soit l'orientation du champ d'excitation. Nous mettons en evidence ce resultat et nous montrons que l'on peut obtenir experimentalement la contribution de chaque mecanisme a la permeabilite quelle que soit la distribution de l'anisotropie dans les couches. Nous avons evalue la distribution de l'anisotropie et montre qu'elle etait due, dans les couches uniaxiales faiblement dispersees, a la presence de rides magnetiques. Ce resultat a ete conforte par le bon accord entre les resultats experimentaux de mesure de la permeabilite transverse et la theorie de hoffmann

Dans ce travail de thèse nous nous sommes intéressés à la dynamique de l’aimantation des nanoparticules magnétiques monodomaines en présence d’un champ magnétique alternatif (ac) d’amplitude et d’orientation arbitraire, en tenant compte de l’effet de l’agitation thermique, dans le contexte du modèle de Brown de rotation cohérente de l’aimantation. En particulier, nous nous sommes intéressés aux effets non-linéaires dus aux excitations d’un champ ac fort, dans la dynamique de l’aimantation des nanoparticules individuelles et les assemblées de nanoparticules sans interactions, dans une gamme de fréquence large (jusqu’à 10 GHz). Notre étude porte sur les nanoparticules avec une anisotropie uniaxiale et biaxiale. Nous avons calculé les grandeurs physiques pertinentes pour modéliser cette dynamique, telles que la susceptibilité dynamique non-linéaire, le temps de retournement de l’aimantation, et le cycle d’hystérésis dynamique (DMH). Les résultats obtenus montrent une forte dépendance de la réponse non-linéaire et de la DMH vis-à-vis de l’anisotropie, de la constante de biaxialité, de la température, ainsi que de l’amplitude et de l’orientation des champs dc et ac. De plus, contrairement aux particules uniaxiales, la réponse stationnaire non-linéaire et la DMH dépendent fortement de la direction azimutale du champ ac, et pas seulement de l’angle polaire entre l’axe facile et le champ externe. Ce travail de thèse apparait comme une nouvelle approche théorique des études de la dynamique de l’aimantation des nanoparticules magnétiques, sous l’action d’un champ ac fort, ouvrant la voie vers la solution d’autres problèmes non-linéaires
In the present work, the dynamics of the magnetization of single domain magnetic nanoparticles assisted by an external alternative current (ac) magnetic field of arbitrary strength and orientation, in presence of the thermal agitation, is treated in the context of the Brown’s model of coherent rotation of the magnetization. Our main objective was to treat nonlinear effects due to strong ac magnetic excitations in the dynamics of the magnetization of an individual nanoparticle and an assembly of non-interacting nanoparticles across a wide frequency range (up to 10 GHz). Our study has been focused on the nanoparticles both with a uniaxial and biaxial anisotropy. We have calculated the relevant physical quantities such as nonlinear dynamical susceptibility, magnetization reversal time, and dynamic magnetic hysteresis (DMH). The results show a strong dependence of nonlinear response and the DMH on the anisotropy constant, biaxiality constant, temperature, amplitudes and orientations of the dc and ac fields. Furthermore, in contrast to uniaxial particles, the nonlinear ac stationary response and DMH strongly depend on the azimuthal direction of the ac field and not only the polar angle between the easy axis and the external field vector. In the present work, we have developed a theoretical approach to treat the dynamics of the magnetization of the magnetic nanoparticles subjected to a strong ac field, opening a new way to the solution of other nonlinear problems