Дисертації: "Films magnétiques – Matériaux"

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Casellas, Hélène. "Films minces et nanofils de matériaux moléculaires conducteurs et magnétiques." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30078.

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Nguyen, Ngoc-Minh. "Propagation de parois magnétiques dans des films et des pistes à anisotropie magnétique perpendiculaire." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112356.

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Анотація:

Cette thèse est consacrée à l’étude des mécanismes de propagation de parois magnétiques dans des films et des pistes magnétiques basés sur des matériaux à anisotropie magnétique perpendiculaire qui sont très prometteurs pour les mémoires magnétiques non volatiles d’ultra haute densité. Je me suis principalement intéressé à l’influence des défauts structuraux sur les mécanismes de dépiegeage de parois en utilisant la technique de microscopie Kerr ainsi que des mesures de transport. Trois résultats importants ont été mis en évidence : (1) Dans des vannes de spin de type CoNi/Cu/CoNi, il existe une forte influence du champ dipolaire généré par la couche dure qui peut influencer la nucléation parasite de paroi magnétique dans la couche libre et créer une propagation asymétrique sous l’effet d’un courant polarisé. J’ai aussi montré que dans des pistes sub-50nm, le renversement de l’aimantation s’effectue par des événements multiples de nucléation à cause de la présence de centres de piégeage fort qui bloquent la propagation ; (2) En visualisant la géométrie des domaines magnétiques et en étudiant les lois de reptation, j’ai montré la présence d’une faible densité de défauts structuraux et de faibles champs de propagation dans les multicouches texturés/amorphe de CoNi-CoFeB et cristallisés de Ta-CoFeB-MgO ; (3) J’ai finalement mis en évidence un effet du transfert de spin à de faibles densités de courant (≈5x1011 A/cm2) dans les pistes de CoNi-CoFeB. J’ai aussi montré une forte influence du champ d’Oesterd sur la propagation de parois liée à la présence de faibles champs de propagation. Finalement, dans le cas des pistes basées sur des films cristallisés de Ta-CoFeB-MgO, j’ai pu mesurer la vitesse sur 10 ordres de grandeur et montrer que les parois se propagent à des champs de propagation ultra faibles (0,1mT)
This work is focused on the study of magnetic domain wall propagation mechanisms in the thin films and wires based on materials with perpendicular magnetic anisotropy which are promissing for the non-volatile magnetic memory of ultra high density. I’m interested in the influence of structural defects on the mechanisms of domain wall propagation by using the Kerr microscopy technique and the transport measurements. Three important results were obtained: (1) In the spin valve structure of CoNi/Cu/CoNi, a strong influence of the dipolar magnetic field induced by the hard layer can generate a parasitic nucleation in the soft layer and create an asymmetric domain wall propagation driven by a spin polarized current. I also demonstrated that in sub-50nm wires, the nature of magnetization reversal process is the multiple nucleation events because of strong pinning centers that hinder the domain wall motion; (2) By observing the magnetic domain geometry et studying the creep law, I have pointed out that in the CoNi-CoFeB multilayers and the crystallized Ta-CoFeB-MgO multilayers, the structural defect density is low and the propagation fields can be reduced; (3) I found a spin-transfer effect with low current density (≈5x1011 A/cm2) in CoNi-CoFeB wires. I also demonstrated that the Oersted field can strongly influence the domain wall motion, especially in the material with low propagation field. Finally, in the Ta-CoFeB-MgO wires, I could measure a wide range of domain wall velocity and I show that the domain wall can move at a very low propagation field (0.1mT)

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Ndao, Cheikh Birahim. "Matériaux magnétiques en couches. Etudes des systèmes FePt et FeRh." Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00598363.

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Анотація:

Ce travail a porté sur la préparation et l'étude de matériaux magnétiques fonctionnels en couches dans l'optique d'une utilisation dans des micro-systèmes magnétiques. Deux systèmes de matériaux ont été étudiés: le FePt, qui est un matériau magnétique dur, et le FeRh, qui a une transition antiferromagnétique-ferromagnétique proche de la température ambiante. Dans le cas du FePt, les influences de la concentration en Pt, de l'ajout de Cu et des traitements thermiques, sur la transition de la phase A1 désordonnée, de faible anisotropie, à la phase L10 ordonnée, de forte anisotropie, ont été étudiées. Les dépendances en température de l'aimantation spontanée et du champ d'anisotropie de la phase L10 ont été déduites de l'analyse des courbes d'aimantation. Le pic d'Hopkinson qui est lié aux processus d'aimantation de la phase L10 à l'approche de la température de Curie a été modélisé. Dans le cas du FeRh, les influences de la concentration en Rh et des traitements thermiques ont été étudiées. Une analyse thermodynamique des mesures d'aimantation et des mesures de calorimétrie différentielle a été effectuée. Enfin, des couches hybrides de FePt-FeRh ont été déposées sur des substrats pré-gravés, pour démontrer la potentialité d'utiliser le FeRh pour contrôler thermiquement le champ de fuite généré par le FePt.

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Pilard, Marie. "Couplage magnétique de films ultra-minces NiO antiferromagnétiques sur des films ferrimagnétiques de Fe3O4(001)." Strasbourg 1, 2008. http://www.theses.fr/2008STR13158.

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Анотація:

Nous avons étudié les corrélations entre les propriétés structurales, chimiques et les propriétés magnétiques de couches ultra-minces de NiO déposées sur un substrat de Fe3O4 (001) afin de décrire le couplage magnétique. Dans une première partie, le travail a été consacré à la caractérisation structurale de NiO/Fe3O4 (001). Les observations par microscopie électronique en transmission à haute résolution ont révélé la présence d’une structure cristalline contrainte à l’interface NiO/Fe3O4 (001). La seconde partie du travail concerne les propriétés physiques des couches obtenues. Les données quantitatives, obtenues par dichroïsme circulaire magnétique des rayons X ont montré une forte réduction des moments magnétiques de spin et orbitaux, accentuée pour les plus fortes températures de dépôt de NiO. Nous avons attribué cette diminution à la formation d’un nouveau composé NiFe2O4 à l’interface. Les résultats X-PEEM ont montré un couplage parallèle entre les couches NiO et Fe3O4 (001)
We have studied the correlations between structural, chemical and magnetic properties in ultrathin NiO films deposited on Fe3O4 (001) in order to describe the magnetic coupling. In the first part, we present the structural characteristics of NiO/Fe3O4 (001). In particular, the High-Resolution Transmission Electron Microscopy observations have revealed a strained crystalline structure at the NiO/Fe3O4 (001) interface. In a second part, we have studied the magnetic properties of NiO/Fe3O4 (001) bilayers. The quantitative data, obtained by X-ray Magnetic Circular Dichroïsm, show strong reductions in the magnetic spin and orbital moments proportional with the growth temperature of NiO. The reduced magnetic moments can be explained by the formation of a spinel compound NiFe2O4 at the interface. The last part of the work is devoted to the X-PEEM results. The magnetic contrast images obtained show perfect and parallel coupling between the spins in the NiO and Fe3O4 layers

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Zagdoud, Amani. "Dynamique d’aimantation des systèmes ferromagnétiques induite par des impulsions laser femtosecondes dans le domaine spectral infrarouge." Strasbourg, 2011. https://publication-theses.unistra.fr/restreint/theses_doctorat/2011/ZAGDOUD_Amani_2011.pdf.

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Анотація:

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

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Karboul, Trojet Wiem. "Etude statique et dynamique de matériaux ferromagnétiques soumis in situ à des contraintes extérieures : Application aux massifs et aux films minces." Paris 13, 2012. http://scbd-sto.univ-paris13.fr/intranet/edgalilee_th_2012_karboul.pdf.

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Анотація:

Ce travail de thèse a pour objectif d’étudier le couplage magnétoélastique dans des matériaux ferromagnétiques. Pour ce faire, un éventail de techniques a été mis en place : La diffusion inélastique de la lumière par la spectroscopie Brillouin, une technique expérimentale bien implantée au laboratoire, a permis de suivre in situ l’évolution de la fréquence des ondes de spin dans des matériaux ferromagnétiques sous l’effet d’une contrainte uniaxiale appliquée ; de même que la microscopie à force magnétique afin de suivre in situ l’évolution de la configuration d’équilibre statique de l’aimantation. Cette approche expérimentale a permis de mettre en évidence le couplage magnétoélastique dans les systèmes étudiés et de déduire des valeurs expérimentales du coefficient de magnétostriction associé. La première partie du travail a porté sur l’étude de monocristaux de fer massif élaborés au laboratoire pour but de valider notre approche expérimentale. Le comportement magnétostrictif attendu (signe de la magnétostriction) a été observé pour différentes orientations cristallographiques. La deuxième partie s’est focalisée sur l’évolution, sous l’effet d’une contrainte externe, du comportement magnétique statique et dynamique de couches minces ferromagnétiques déposées sur substrat souple (Kapton). La contrainte extérieure appliquée nous a permis de contrôler l’anisotropie magnétoélastique générée et son incidence sur le comportement magnétique. Une autre approche expérimentale a consisté à déformer, par application d’une tension électrique en utilisant une cellule piézoélectrique, les films magnétiques déposés sur un substrat mince rigide. Cette approche ouvre sur de nouvelles perspectives au laboratoire pour l’étude du couplage magnétoélastique dans les films minces magnétiques.

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Ledieu, Marc. "Contribution à la caractérisation : hyperfréquence des matériaux." Tours, 2005. http://www.theses.fr/2005TOUR4025.

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Анотація:

On présente différentes avancées relatives à la caractérisation des propriétés électromagnétiques des matériaux en lignes de transmission ou en espace libre. La mesure des spectres de perméabilité de couches minces ferromagnétiques par perturbation de spire a été étudiée. Des inter-comparaisons internationales associées à la conception d'échantillons de référence basés sur l'utilisation originale de méta-matériaux ont permis de valider la technique. Dans un deuxième temps, une cellule de caractérisation des matériaux ferrite doux sous contrainte mécanique a été développée. Une démarche expérimentale a permis de valider son fonctionnement. On a défini les limites d'exploitation de la technique et proposé des améliorations. On a enfin étudié le contrôle non destructif des propriétés électromagnétiques de matériaux sur la base d'une instrumentation de mesure en champ proche. On a démontré l'intérêt de cette approche pour identifier des dispersions locales de propriétés et les quantifier
Advances in microwave material characterization using transmission line and free space techniques are presented. Single-coil perturbation measurement of thin ferromagnetic films is studied. International cross-measurements provide a first step in the technique validation. By the design of new reference samples based on meta-materials, we improved the apparatus calibration process. As magnetic materials may be mechanical stress sensitive, we developed coaxial cells to measure the permeability spectra of ferrite under compressive stress. Experimental validation of the cells is presented. Finally, a microwave near-field measurement technique is used to obtain a non-destructive imaging of material properties. We demonstrated the ability of our approach to detect and quantify local dispersions of electromagnetic properties

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Giang, Do Thi Huong. "Elaboration et étude de couches minces et multicouches à magnétostriction géante à base du composé TbFeCo." Rouen, 2005. http://www.theses.fr/2005ROUES022.

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Анотація:

La thèse concerne la magnétostriction de films pulvérisés basés sur la nouvelle composition Tb(Fe0. 45Co0. 55)1. 5. Pour le film mince, une magnétostriction de 1140x10-6 a été obtenue. Dans les films sandwich Fe/Tb(Fe0. 45Co0. 55)1. 5(600nm)/Fe, le couplage d'échange interfacial conduit à une amélioration des caractéristiques magnétostrictives. Les valeurs magnétostrictives optimales sont obtenues après un recuit à 250°C du sandwich avec des couches de d'épaisseur 15nm : large magnétostriction, grande susceptibilité magnétostrictive et faible coercitivité. Les meilleures performances sont obtenues pour des multicouches de type " Spring Magnets "{Tb(Fe0. 55Co0. 45)1. 5(12nm)/Yx(Fe0. 7Co0. 3)1-x(10nm)}50. La microstructure des couches douces individuelles de Fe ou de FeCo dépend de la concentration en Y et/ou des traitements thermiques. Une excellente souplesse magnétostrictive (29. 7x10-2 T-1) et une large magnétostriction (720x10-6) ont été obtenues pour l'échantillon comportant des couches douces nanocristallines (x=0. 1), appelé " discontinuous exchange-spring multilayer ". Pour les multicouches, nous avons proposé une modélisation du processus d'aimantation à basse température et à température ambiante, incluant la paroi de domaine interfaciale. Un composite magnétoélectrique (ME) Tb(Fe0. 45Co0. 55)1. 5/PZT a été fabriqué et montre un coefficient de tension ME élevé de 9650 (V/m)(kA/m). Nous avons construit un capteur magnétique basé sur ce composite ME, qui présente une réponse en tension ME très élevée d'environ 130mV/mT. Il permet de déterminer non seulement l'intensité mais aussi la direction du champ magnétique
This thesis deals with the magnetostriction of the sputtered films based on the new composition Tb(Fe0. 45Co0. 55)1. 5. For the single film, a magnetostriction as high as 1140x10-6 was obtained. In Fe/Tb(Fe0. 45Co0. 55)1. 5(600nm)/Fe sandwich films, further improvement of magnetostrictive characteristics thanks to the interfacial coupling was observed. Optimal behaviors were found in 250°C-annealed sandwich with 15nm thick Fe-layer: high magnetostriction, high magnetostrictive susceptibility and low coercivity. The best performances were obtained for “Spring Magnets” magnetostrictive {Tb(Fe0. 55Co0. 45)1. 5(12nm)/Yx(Fe0. 7Co0. 3)1-x(10nm)}50 multilayers. The microstructure of the individual soft magnetic Fe or FeCo-layer depends on the Y-concentration and/or heat treatments. An excellent magnetostrictive softness with low magnetic coercivity (0. 4mT), large magnetostrictive susceptibility (29. 7x10-2 T-1) and large magnetostriction (720x10-6) was obtained in the sample with nanocrystalline soft layers (x=0. 1) named as discontinuous exchange-spring multilayers. For this system, models of the magnetization process at low and room temperature, including the interfacial domain wall, have been proposed. Using these magnetostrictive films, magnetoelectric (ME) Tb(Fe0. 45Co0. 55)1. 5/PZT composites have been fabricated that exhibit a maximum ME voltage coefficient as large as 9650 (V/m)(kA/m). Based on this ME composite, we have successfully manufactured a promising magnetic sensor with a very high ME voltage response (130mV/mT), which allows to determine not only the strength of the magnetic field but also its direction

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Cervera, Sophie. "Manipulation des propriétés magnétiques de matériaux à effet magnétocalorique géant par impact d'ions lourds." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066266/document.

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Анотація:

Ce travail de thèse est dédié à l'étude des effets induits sur des matériaux à effet magnétocalorique géant par impact d'ions lourds. Ces matériaux présentent une transition de phase de premier ordre liée à une forte variation d'entropie potentiellement exploitable pour le développement de systèmes de réfrigération magnétique efficaces. En contrepartie la présence d'une hystérésis thermique et la faible gamme de température utile limitent leur potentiel. Dans ce travail, nous avons exploité les effets spécifiques de l¿impact des ions lourds à basse vitesse pour modifier ces caractéristiques, en engendrant du désordre et en créant des défauts ponctuels. Dans les couches minces d'arséniure de manganèse, qui possèdent une transition de phase magnéto-structurale, nous avons montré que ces défauts agissent comme des centres de nucléation et suppriment l'hystérésis thermique de façon stable dans le temps. En faisant varier les conditions d'irradiation, nous avons pu dégager le rôle fondamental de la densité de collisions élastiques induites par ces irradiations. Les effets des ions sur des couches minces de FeRh, un autre matériau à effet magnétocalorique géant présentant une transition de phase de type métamagnétique, ne permettent pas de supprimer l'hystérésis ce qui souligne l'importance de la présence d¿un changement de phase structurale dans le processus de suppression de l'hystérésis. Par ailleurs, nos investigations révèlent que le contrôle du nombre d'ions par unité de surface impactant l'échantillon permet de moduler la température de transition de phase. Cet effet constitue une nouvelle méthode prometteuse pour les applications
This work aims to study the effects of slow heavy ions on giant magnetocaloric materials. These materials present a first order phase transition coupled to a strong variation of entropy potentially exploitable for the development of systems of effective magnetic refrigeration. On the other hand, the thermal hysteresis and the small range of working temperatures restrict the use of these materials. In this work, we exploited the specific effects of slow heavy ions impact to modify these characteristics. Ion collisions induce disorder and point-like defects into materials. In manganese arsenide thin films, presenting a magneto-structural transition, we demonstrated that this new defects act like nucleation centers which suppress the thermal hysteresis in a stable way in time. By varying irradiation conditions, we were able to highlight the fundamental role of the density of elastic collisions generated by these irradiations. Effects of ions in iron-rhodium thin films, another giant magnetocaloric material with a metamagnetic phase transition were also studied. In this case, the thermal hysteresis is not suppressed by the ions impact indicating that the phase structural change plays an important role in the reduction of the thermal hysteresis. Furthermore our investigations demonstrated that by controlling irradiation conditions, in particular the number of incident ions on a given sample surface, the temperature of the phase transition can be modulated. This effect is a new promising method for applications

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Santamaria, Clément. "Phenomenes induits par les interactions en competition : coexistence de l'ordre et du desordre, ordre orientationnel dans des films minces magnetiques." Cergy-Pontoise, 1998. http://www.theses.fr/1998CERG0051.

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Анотація:

La premiere partie est consacree a la coexistence ordre desordre dans les systemes de spins vectoriels. Il est montre dans le cas d'un systeme cubique centre, avec prise en compte d'interactions d'echange entre premier et second voisins, la possibilite d'une coexistence de l'ordre et du desordre. Un des sous reseau (les spins aux coins) reste ordonne, alors que les spins au centre sont desordonnes. Le diagramme de phase est etabli, et la comparaison au cas quantique est effectuee. Une methode d'etude des configurations de spins non colineaires est developpee. Par minimisation de l'energie libre, l'angle entre les spins en fonction de la temperature est determine. La deuxieme partie est consacree aux phenomenes de reorientation dans le cas de films minces. La prise en compte de l'interaction dipolaire, qui favorise l'aimantation dans le plan, et d'un terme d'anisotropie favorisant une aimantation perpendiculaire au plan de la couche, permet de rendre compte du basculement de l'aimantation dans le plan lorsque la temperature ou le nombre de couches augmente. Un diagramme de phase est etabli, et permet d'etudier l'influence des differents parametres. La transition est trouvee comme etant du premier ordre. Cette etude est completee par l'utilisation du formalisme des fonctions de green. L'etude des spectres d'onde de spin, montre la possibilite d'existence de modes mous de surface, et donc d'une reorientation aisee des spins. La troisieme partie est consacre au cas d'une multicouche constituee d'un reseau hexagonal compact. Une interaction d'echange antiferromagnetique dans le plan et ferromagnetique entre plans est consideree. Il est demontre l'existence de trois phases, dont une non colineaire. Le phenomene de reorientation est mis en evidence dans le cas multicouche.

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Merabtine, Skander. "Etude expérimentale de la multifissuration et de la décohésion de films minces et nanostructures magnétiques sur substrats flexibles : effet sur l'anisotropie magnétique." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2017. http://www.theses.fr/2017USPCD058/document.

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Анотація:

Les systèmes magnétiques flexibles et étirables sont d’intérêt croissant pour le développement de dispositifs électromagnétiques conformables aux surfaces non planes. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’identifier des relations entre phénomènes mécaniques irréversibles (fissuration et délamination) aux grandes déformations et propriétés magnétiques de films minces d’épaisseurs nanométriques (alliages de CoFeB et NiFe) élaborés sur substrat polymère (Kapton®) par pulvérisation magnétron. Dans un premier temps, des essais de traction couplés in situ à la microscopie à forces atomiques ou des mesures de résistance électrique ont permis d’étudier la multifissuration des films minces et les décollements localisés (cloques) subséquents. Ces mesures ont permis de mettre en évidence des domaines de déformations macroscopiques pour lesquels chaque mécanisme était prépondérant. De plus l’énergie d’adhésion a pu être discutée et estimée à partir du suivi des cloques sous déformation. Dans un second temps, des mesures par résonance ferromagnétique effectuées ex situ ont permis de relier les domaines des déformations identifiés précédemment aux évolutions de l’anisotropie magnétique des films minces. De plus, une corrélation entre hétérogénéités de déformations et coefficient d’amortissement de Gilbert a été trouvée. Enfin, les propriétés magnétomécaniques de réseaux de nanolignes de NiFe ont permis de mettre en évidence l’intérêt de la nanostructuration pour ces systèmes magnétiques déformables
Flexible and stretchable magnetic systems are of increasing interest for the development of electromagnetic devices conformable to non-planar surfaces. In this context, the objective of this thesis is to identify the relationships between irreversible mechanical phenomena (cracking and delamination) at large strains and magnetic properties of thin films of nanometric thicknesses (CoFeB and NiFe alloys) deposited on polymer substrate (Kapton®) by magnetron sputtering. In a first time, tensile tests coupled in situ with atomic force microscopy or electrical resistance measurements were used to study thin film multifissuration and subsequent localized debonding (buckles). These measurements made it possible to highlight areas of macroscopic strains for which each mechanism was predominant. In addition, the adhesion energy could be discussed and estimated from the monitoring of the buckles under applied strain. In a second step, ferromagnetic resonance measurements carried out ex situ made it possible to link the previously identified areas of strains to the evolutions of the magnetic anisotropy of thin films. In addition, a correlation between strain heterogeneities and Gilbert damping coefficient was found. Finally, the magnetomechanical properties of NiFe nanowires arrays have made it possible to highlight the advantage of nanopatterning for these deformable magnetic systems

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Schoenstein, Frédéric. "Elaboration et caractérisation de composites à base de couches minces ferromagnétiques pour les applications hyperfréquences." Orléans, 2003. http://www.theses.fr/2003ORLE2021.

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Les composites ferromagnétiques à base de couches minces présentent un attrait fort pour des applications hyperfréquences en microélectronique. Un nouveau type de composites à fort taux de charge a été conçu et élaboré à partir de couches minces réalisées par pulvérisation sur substrats polymères. Les propriétés radioélectriques de ces matériaux ont été étudiées en fonction de leur architecture. L'influence de la méthode d'élaboration et de la géométrie des matériaux sur la perméabilité hyperfréquence ont été mis en évidence. Les nombreuses expériences ont également montré l'importance des phénomènes de couplage magnétique et de percolation électrique entre couches voisines. L'évolution de la structure en domaine des couches minces ferromagnétiques en fonction des différents paramètres a été observée au microscope à effet Kerr. Un dispositif original permettant d'étudier l'évolution des propriétés hyperfréquences des matériaux en fonction de la température a été développé

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Nader, Chadi. "Caractérisation en guide d'onde rectangulaire dans les bandes X et Ka de matériaux diélectriques, magnétiques et gyromagnétiques pour la réalisation de composants passifs hyperfréquences." Saint-Etienne, 2004. http://www.theses.fr/2004STET4011.

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Анотація:

Le développement des systèmes de télécommunications et de détection dans le domaine des hyperfréquences nécessite la miniaturisation et l'intégration de composants passifs micro-ondes. Le Laboratoire Dispositifs et Instrumentations en Optoélectronique et Micro-ondes (DIOM) s'est orienté vers la fabrication de couches minces magnétiques sur des substrats diélectriques d'épaisseur inférieure à 1 mm, dont l'objectif est la réalisation de composants passifs miniatures qui doivent fonctionner au delà de 1 GHz. La connaissance des propriétés électromagnétiques du matériau utilisé permet de fournir les éléments essentiels à la modélisation de ce matériau en vue d'une simulation complète du composant. L'objectif de cette thèse est la caractérisation hyperfréquence de matériaux diélectriques et magnétiques anisotropes à l'état solide et d'une épaisseur inférieure à 1 mm ainsi que de couches avec leurs substrats. Une méthode de caractérisation en guide rectangulaire dans le bande X (8. 2 - 12. 4 GHz) puis en bande Ka (26. 5 - 40 GHz) a été mise en œuvre et a permis de déterminer les propriétés diélectriques et magnétiques d'échantillons en structure multicouche. L'application de cette méthode aux couches minces magnétiques élaborées au laboratoire DIOM nous a permis de mettre en évidence des effets non réciproques pour des couches de YIG (ferrite Grenat) d'épaisseur de l'ordre de 4æm. Enfin, la transposition de cette méthode vers la bande Ka a été validée dans le cas de matériaux diélectriques
The development of telecommunications systems and sensors in the microwave range need the miniaturization and integration of passive components. DIOM laboratory (Dispositifs et Instrumentations en Optoélectronique et Micro-ondes) is aiming at the integration of such components by elaborating of thin magnetic films (thickness less than 10æm) deposed onto dielectric substrate with thickness less than 1 mm. The knowledge of magnetic and dielectric properties of such materials allow to investigate their magnetic behavior to manufacture some integrated components in a wide range of frequencies. The main purpose of this work is the microwave characterization of dielectric and anisotropic magnetic materials with a thickness lower than 1 mm as well as thin films. A rectangular waveguide characterization method has been performed in X and Ka bands. The dielectric and magnetic properties of multiplayer samples were obtained in such a way. Thin films were also tested by using this method and non reciprocal effects were observed in the case of YIG films as thin as 4 æm. Finally, the transposition of the method in the X band were validated in the case of dielectric materials

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Beji, Zyed. "Synthèse par chimie douce et caractérisation de poudres et de films nanocristallins de ferrites mixtes de Ni - Zn : études des propriétés magnétiques statiques." Paris 7, 2008. http://www.theses.fr/2008PA077203.

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Les ferrites Ni-Zn sont des matériaux importants pour les applications fréquentielles. La préparation de ces matériaux sous forme de films et la compréhension de leurs propriétés magnétiques statiques en relation avec leur structure et leur microstructure constituent une étape primordiale pour la maîtrise de leurs propriétés magnétiques dynamiques. Des poudres et des films nanocristallins Ni ₁₋xZnxFe₂O₄ ont été préparés par le procédé polyol. L'optimisation des conditions de synthèse nous a permis d'obtenir des particules fines et monodisperses, ainsi que des films nanocristallins d'épaisseur micrométrique. La structure nanocristalline des films est confirmée par diffraction X et par microscopie électronique. La caractérisation structurale des films et des nanoparticules de Ni ₁₋xZnxFe₂O₄montre une répartition des cations dans la maille spinelle différente de celle thermodynamique stable. Après un traitement thermique à 400°C un retour progressif à la structure thermodynamique stable est observé. L'étude des propriétés magnétiques de ces poudres et ces films montre que ceux-ci sont superparamagnétiques à température ambiante. Alors que l'aimantation des poudres est proche de celle des matériaux massifs, celle des films est faible. Cette différence dans les propriétés magnétiques est attribuée à la densification des films par la formation d'interfaces entre les nanoparticules déposées sur le substrat lors de la pulvérisation du sol utilisé ainsi qu'à l'apparition d'un comportement coopératif. Un traitement thermique à 400°C peut participer à l'amélioration des propriétés magnétiques des films. Malheureusement dernier entraîne une forte instabilité morphologique
Ni-Zn soft ferrite thin films are promising materials for many applications in the hyperfrequency field. The preparation of nanocristalline films based on these materials and the comprehension of their static magnetic properties related to their structure and microstructure are primordial to control their dynamic magnetic properties and consequently, to integrale them, in an optimized way, as miniaturized devices. Ni₁₋xZnxFe₂O₄ powder and films have been prepared by the polyol method. Synthesis optimization allowed us to have fine and monodispersed nanoparticles. Films of micrometric thickness were obtained as well. Nanocristalline film structure was confirmed by X ray diffraction and also by transmission electronic microscopy. EXAFS and Mössbauer experiments conducted on the as-produced powders and films show that their structure is different from the thermodynamically stable one. Magnetic studies of the powder and the Ni ₁₋xZnxFe₂O₄ films showed that they present a superparamagnetic behaviour at room temperature. While powder magnetization was relatively high and close to bulk materials, film magnetization was low. This behavior was due to the film densification with interface formation between the nanocristals (such as grain boundaries) and also to the installation of cooperative phenomena. Our study proved that the thermal treatment does not take part in the improvement of the film magnetic properties

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Boudiar, Toufik. "Elaboration de couches minces de YIG par pulvérisation cathodique RF pour des applications dans les domaines optique et hyperfréquence." Saint-Etienne, 2004. http://www.theses.fr/2004STET4012.

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L'objectif de ce travail est le développement de couches minces de YIG sur différents substrats en vue de leur utilisation pour la réalisation d'isolateurs intégrés magnéto-optiques et hyperfréquences. En effet, les dispositifs non réciproques actuellement commercialisés sont discrets, une version intégrée de ces dispositifs est très attendue dans les réseaux de télécommunications optiques et hyperfréquences. Pour cela, dans une première étape nous avons exploré l'élaboration par pulvérisation cathodique radiofréquence des couches minces YIG magnétiques et magnéto-optiques de qualité. Puis, dans une seconde étape, après avoir obtenu le bon matériau, nous avons utilisé les films YIG pour la réalisation de démonstrateur d'isolateurs intégrés dans les domaines optiques et hyperfréquences
In this work, YIG thin films are elaborated by RF magnetron sputtering on different substrates to use like magneto-optical and microwave isolators. Nowedays, the nonreciprocal components use bulk materials which are not compatible with the technology of semiconductors. Thus, the achievement of thin films can be a major step in the miniaturization of such electronic devices. This study investigates the optimal conditions for obtaining a good YIG material, which is elaborated by RF magnetron sputtering technique. The, the YIG thin films are used for the realization of isolator demonstrator in magneto-optical and microwave domains

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Matzen, Sylvia. "Films ultraminces épitaxiés de MnFe2O4, CoFe2O4 et NiFe2O4 pour le filtrage de spin à température ambiante." Paris 6, 2011. http://www.theses.fr/2011PA066358.

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Dans le domaine de l’électronique de spin, le filtrage de spin est un phénomène physique qui permet de générer des courants d'électrons polarisés en spin grâce au transport dépendant du spin à travers une barrière tunnel ferromagnétique. Alors que le filtrage de spin à température ambiante est très attractif pour les applications, il existe peu de matériaux ayant les propriétés électriques et magnétiques requises. Les ferrites isolants XFe2O4 (X= Co, Ni, Mn), qui présentent des températures de Curie nettement supérieures à 300 K, sont de bons candidats pour jouer le rôle de filtre à spin à température ambiante. Dans cette thèse, je présente une étude approfondie des ferrites MnFe2O4, NiFe2O4 et CoFe2O4 en films ultraminces épitaxiés pour le filtrage de spin à température ambiante, en me penchant sur leur croissance par épitaxie par jets moléculaires. Les propriétés structurales, chimiques, magnétiques et électriques ont été étudiées par plusieurs méthodes de caractérisation in situ et ex situ, qui ont permis de démontrer le fort potentiel de ces oxydes pour jouer le rôle de barrière tunnel magnétique à température ambiante. Les filtres à spin ont ensuite été intégrés dans des jonctions tunnel afin de faire des mesures de transport tunnel polarisé en spin, soit par la méthode de Meservey-Tedrow, soit par des mesures de magnétorésistance tunnel (TMR). Ces mesures ont révélé pour la première fois un effet de filtrage de spin à travers MnFe2O4(111) et des effets de TMR ont été obtenus dans des nano-jonctions tunnel à base de CoFe2O4(111), permettant d’obtenir la plus forte polarisation en spin actuelle à température ambiante par effet de filtrage de spin

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Pain, Pierre. "Analyse de l'influence de l'azote sur les propriétés microstructurales, magnétiques et tribologiques de films minces à base de fer et de cobalt." Poitiers, 1994. http://www.theses.fr/1994POIT2331.

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Ce travail a pour but d'ameliorer la resistance a l'usure lors du frottement qui se produit a la lecture des informations enregistrees sur les materiaux magnetiques. La pulverisation reactive a ete utilisee pour realiser des films de nitrures de fer et de fer-cobalt. Le role du taux d'azote dans le gaz de pulverisation est analyse en detail et les nitrures formes ont ete caracterises par diffraction de rayons x et d'electrons, et par xps. Le caractere magnetique est etudie par spectroscopie mossbauer en reflexion. Il est montre en particulier que la presence de cobalt dans les nitrures entraine la disparition du ferromagnetisme. Une augmentation de la duree de vie, dans un rapport deux, est mise en evidence par les essais de tribologie dans les films realises par pulverisation a l'azote

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Pfaff, Corentin. "Growth of epitaxial MgB₂ thin films for superconducting spintronic." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2024. http://www.theses.fr/2024LORR0200.

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La spintronique supraconductrice est un domaine émergent et en pleine expansion, qui vise à intégrer la supraconductivité au transport de spin afin de réduire les pertes énergétiques et améliorer la performance des dispositifs spintronique. Un des principaux objectifs est la génération et le contrôle de courants polarisés en spin dans les matériaux supraconducteurs. Il a été prédit que des courants polarisés en spin, capables de se propager sur de longues distances, peuvent être générés à des interfaces supraconducteur/ferromagnétique (S/F) soigneusement conçues, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour les applications en spintronique. Des efforts considérables sont consacrés au développement de nouveaux systèmes hybrides S/F, avec l'objectif d'identifier et de combiner des matériaux optimaux pour obtenir les propriétés souhaitées sur une large plage de températures. Dans ce contexte, le diborure de magnésium (MgB₂) apparaît comme un candidat prometteur en raison de sa température critique (Tc) élevée, atteignant jusqu'à 39 K, dépassant celle de la plupart des supraconducteurs conventionnels. Dans ce travail, nous rapportons la croissance de films minces épitaxiés de MgB₂ par Épitaxie par Jet Moléculaire (MBE) avec des valeurs de Tc atteignant 32.5 K. Nous étudions les propriétés intrinsèques des films de MgB₂ avec des épaisseurs variant de 5 nm à 91 nm. Il est à noter qu'une inversion des boucles d'aimantation est observée dans les films minces, un phénomène également observé dans d'autres films supraconducteurs comme Nb et NbN. De plus, des bicouches de MgB₂ avec des matériaux tels que l'or (Au), le platine (Pt), le cobalt (Co) et le Ni₈₀Fe₂₀ ont été fabriquées pour étudier les effets de proximité et la réduction de l'injection de spin à l'interface S/F. Ces résultats contribuent au développement de systèmes hybrides basés sur MgB₂ pour la spintronique supraconductrice, offrant des perspectives sur les combinaisons de matériaux et les propriétés des interfaces
Superconducting spintronics is an emerging and rapidly advancing field, aiming to integrate superconductivity with spin transport to improve device functionality and performance. A key focus of this research is the generation and control of spin-polarized currents in superconducting materials. Spin-polarized supercurrents, which can propagate over long distances, have been shown to be generated at carefully engineered superconductor/ferromagnetic (S/F) interfaces, creating exciting opportunities for spintronic applications. There is a significant effort in developing new S/F hybrid systems, with the goal of identifying and combining optimal materials to achieve desired properties across a wide temperature range. In this context, magnesium diboride (MgB₂) emerges as a promising candidate due to its high critical temperature (Tc) of up to 39 K, exceeding that of most conventional superconductors. In this work, we report the growth of epitaxial MgB₂ thin films by Molecular Beam Epitaxy (MBE) with Tc values reaching 32 K. We study the intrinsic properties of MgB₂ films with varying thicknesses, ranging from 5 nm to 91 nm. Notably, an inversion of magnetization loops is observed in thin films, a phenomenon also seen in other superconducting films such as Nb and NbN. Additionally, bilayers of MgB₂ with materials such as Au, Pt, Co, and Ni₈₀Fe₂₀ have been fabricated to investigate proximity effects and the reduction of spin injection at the S/F interface. These findings contribute to the ongoing development of MgB₂-based hybrid systems for superconducting spintronics, offering insights into material combinations and interface properties

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Bardelli, Fabrizio. "Etude des propriétés structurelles locales des matériaux magnétorésistifs." Phd thesis, Grenoble 1, 2006. http://www.theses.fr/2006GRE10224.

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L'objectif de cette étude est de donner une caractérisation complète de la structure locale de deux classes de composés : les manganites de lanthane droguées avec du sodium et les doubles perovskites de ferro-molybdène droguées avec du tungstène. Les deux classes se comportent, en général comme de conducteurs dans leur phase ferromagnétique et, suivant variations de température ou de dopage, ils subissent une transition métal-isolant à laquelle il faut associer une transition ferromagnétique-paramagnétique(antiferromagnétique). En effet, il est tout à fait accepté que aussi bien dans les manganites, que dans les perovskites doubles, les propriétés de transport sont influencées d'une façon importante par la structure locale (longueur et angle de liaison) autour des sites clés occupés par des ions magnétiques. Pour cette raison la spectroscopie d'absorption de rayon X, en étant sensible à l'ordre locale autour de l'atome absorbeur, constitue la technique la plus adaptée pour l'étude de ces composés. La structure locale de film fins de manganite droguées avec du sodium a été étudiée en fonction de l'épaisseur des films. Des échantillons de poudre de perovskites double droguées avec tungstène ont été étudiées pour en caractériser la structure locale en fonction du dopage et pour chercher de comprendre la nature de la transition métal-isolant. Il a été nécessaire de développer un détecteur d'électrons. La réalisation de cet instrument s'est révélé un défi du point de vue technique et il a demandé une quantité de travail aussi bien sur la plan pratique que théorique. Les mesures d'absorption de rayon-X ont été effectuées à la ligne de lumière italienne pour la diffraction et l'absorption (GILDA-BM8) à l'Installation Européenne de Rayonnement de Synchrotron (ESRF) de Grenoble (France)
The aim of this work is to give an exhaustive characterization of the local structure for two class of compounds: sodium doped lanthanum manganites and tungsten doped iron-molybdenum double-perovskites. Both class of materials usually behave as conductors in the ferromagnetic phase and undergo a metal-to-insulator transition, associated with a ferromagnetic-to-paramagnetic(antiferromagnetic) transition, upon varying the temperature or the doping level. It is widely accepted that in manganites, as well as in double-perovskites, transport properties are strongly influenced by the local structure (bond lengths and angles) around key sites, occupied by magnetic ions. For this reason the X-ray absorption spectroscopy (XAS), being sensitive to the local order around the absorber atom, is the more suitable technique to study such compounds. In this work, the local structure of Na-doped manganites in the form of thin films has been studied as a function of the film thickness, while, bulk samples of tungsten doped iron-molybdenum double perovskite series have been investigated to characterize the local structure as a function of the doping level and to better understand the nature of the metal-to-insulator transition. It was necessary to develop a TEY detector. Which realization was challenging from a technical point of view and it required an extensive theoretical and technical work. X-ray absorption measurements were done at the Italian beam line for diffraction and absorption (GILDA-BM08) at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) of Grenoble (France)

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Rouabhi, Mokhtar. "Mécanismes d'aimantation et dynamique des parois dans des films minces magnétiques amorphes de CoNbZr." Rouen, 1993. http://www.theses.fr/1993ROUES034.

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Dans ce travail, nous avons mené une étude sur la dynamique des mécanismes d'aimantation dans des films minces métalliques magnétiques doux pour tenter une approche différente d'un sujet jusqu'alors réservé aux matériaux isolants massifs. Les couches minces amorphes du composé standard de CoNbZr, que nous avons élaborées par pulvérisation R. F. , sont typiques d'une anisotropie planaire uniaxiale. Nous avons obtenu nos résultats en champs faibles et en champs forts respectivement à l'aide de dispositifs de mesure originaux que nous avons conçus et réalisés : spectre haute fréquence de la perméabilité initiale (jusqu'a 500 MHz) et cycles d'hystérésis (jusqu'à 100 kHz). En champs faibles et pour une direction d'excitation parallèle à l'axe de facile aimantation, nous avons montré que les parois ne contribuent pas aux mécanismes d'aimantation réversibles et qu'elles peuvent être considérées totalement bloquées. Pour expliquer ces observations, nous avons développé une modélisation théorique dans laquelle les parois sont accrochées aux surfaces du film. Ce modèle a été confirmé par nos résultats en champs forts: outre la mise en évidence d'un champ critique de décrochage inversement proportionnel à l'épaisseur du film, nous avons montré que l'ensemble des paramètres des boucles d'hystérésis suivent les lois prévues. D'autre part, la mesure des cycles d'hystérésis à fréquence variable a mis en évidence un net effet de la fréquence dès une centaine de Hz. L'apparition progressive d'effets dissipatifs associés à des courants de Foucault n'exclut pas la contribution éventuelle de phénomènes dissipatifs dus à la relaxation des parois

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Rauwel-Buzin, Erwan. "Elaborations et caractérisations de films minces d'oxydes de manganèse Ln0. 5Ca0. 5MnO3 (Ln = Pr, Nd, Sm), présentant une mise en ordre des charges, déposés par ablation laser pulsé." Caen, 2003. http://www.theses.fr/2003CAEN2072.

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La magnétorésistance colossale, découverte en 1994 sur les oxydes de manganèse à valence mixte, a déclenché un engouement rare dans le monde entier. Notre étude s'est focalisée sur les composés Ln0. 5Ca0. 5MnO3 (Pr, Nd, Sm) présentant à basse température un état antiferromagnétique isolant d'ordre de charges. L'application d'un champ magnétique permet de détruire cet ordre de charges ce qui provoque une transition isolant-métal et induit une forte décroissance de résistivité. Les champs magnétiques nécessaires à la destruction de cet ordre de charges sont beaucoup trop élevés pour envisager une application. L'étude de ces films minces de manganites déposés par ablation laser pulsé a permis de mettre en évidence l'effet des contraintes induites par le substrat sur ces matériaux (compression ou extension). Ces contraintes sont susceptibles de modifier la structure ainsi que les propriétés de transport des films. Ainsi après avoir synthétisé ces films, j'ai réalisé un ensemble de caractérisations structurales et de transport à des épaisseurs variables permettant de comparer les différents comportements de ces matériaux sous forme de films minces. Nous avons observé une importante diminution du champ magnétique critique. Le fait de modifier les régimes de contraintes nous a permis de mieux comprendre les phénomènes physiques mis en jeu. On a pu constater que dans la plupart des cas, l'orientation du film par rapport au substrat est celle qui minimise les contraintes s'exerçant à l'interface. Le substrat a ainsi deux effets majeurs sur le film, il va déformer la maille, et cette déformation augmentera avec l'augmentation de l'intensité des contraintes. Le deuxième effet est une trempe structurale, le substrat va geler les paramètres du film et empêcher toute transition structurale, entre autre celle qui a lieu à basse température et qui permet une plus grande stabilité de l'ordre de charges. Ces deux effets permettent d'expliquer l'importante diminution du champ magnétique critique que l'on peut observer dans ces films.

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Coux, González Patricia De. "Intégration de films épitaxiés de CoFe2O4 ferrimagnétiques sur silicium." Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2273/.

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L'intégration de couches minces de CoFe2O4, ferromagnétique et isolant électrique à température ambiante, sur silicium pourrait être utilisée en tant que barrière tunnel dans un dispositif de filtre à spin, comme alternative à l'injection utilisant des électrodes ferromagnétiques et des barrières tunnel passives. L'instabilité thermodynamique entre CoFe2O4 et Si impose l'utilisation d'une couche tampon pour son intégration. L'exigeant défi est donc de fabriquer des bicouches épitaxiées et ultrafines afin de préserver le ferromagnétisme et le transport par effet tunnel. Nous avons adopté une stratégie de recherche en parallèle considérant différents candidats pour la couche tampon pour déposer des couches de CoFe2O4 par dépôt par laser pulsé (PLD). Nous avons utilisé des couches tampon de SrTiO3 épitaxiées sur Si(001) fabriquées par des collaborateurs de l'INL-Lyon. Une diffusion de Ti dans CoFe2O4, et une possible instabilité de l'interface SrTiO3/Si(001) ont été décelés. L'étude des mécanismes de croissance épitaxiale de l'yttrium stabilisé avec de la zircone (YSZ) sur Si(001) a permis de déterminer les limites de réduction d'épaisseur d'YSZ et de la couche interfaciale de SiOx par PLD monitorisé par RHEED. L'épaisseur de CFO/YSZ/SiOx résultante est excessive pour un dispositif de filtre à spin. Les buffers de Sc2O3 et Y2O3 sur Si(111), fournis par des collaborateurs de l'IHP-Frankfurt Oder présentent un grand désaccord paramétrique avec CoFe2O4, mais permettent sa croissance épitaxiale par domaines avec une magnétisation proche de celle du matériau massif. Y2O3 étant stable avec Si est très prometteurs pour la structure de filtre à spin
The integration of ferromagnetic and electrically insulating at room temperature CoFe2O4 thin films with silicon could be used as tunnel barrier in a spin filter device as an alternative to the injection using ferromagnetic electrodes and passive tunnel barriers. The thermodynamical instability between CoFe2O4 and Si imposes the use of a buffer layer for its epitaxial integration. The challenging goal is therefore fabricating ultrathin epitaxial CoFe2O4/buffer bilayers on silicon in order to preserve ferromagnetism and allow the tunnel transport. The followed strategy was based on investigating in parallel several buffer candidates to grow CoFe2O4 by pulsed laser deposition (PLD). We have used thick SrTiO3 buffers fabricated by collaborators at INL-Lyon, which is epitaxial and ferromagnetic. However, there is diffusion of Ti into CoFe2O4 and the SrTiO3/Si(001) interface could be unstable. The epitaxial growth mechanism of yttria-stabilized-zirconia (YSZ) was investigated to determine the limits reducing the YSZ thickness and the interfacial layer by reflection high energy electron diffraction (RHEED) assisted PLD. The total thickness of CFO/YSZ/SiOx is excessive for a tunnel device. Sc2O3 and Y2O3 buffers on Si(111), provided by collaborators at IHP-Frankfurt Oder presents a huge lattice mismatch with CoFe2O4, but allows it epitaxial growth by domain matching epitaxy with a magnetization close to the bulk value. The absence of interfacial SiOx layer in the CoFe2O4/Y2O3/Si(111) sample indicates that Y2O3 is a very promising buffer layer and maybe convenient for the nanometric structure required in a spin filter

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Fourmental, Cynthia. "Etude structurale d'interfaces organiques/métalliques avec propriétés magnétiques." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2018. http://www.theses.fr/2018USPCC112/document.

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Cette thèse a pour but d’étudier la structure à l’échelle nanométrique et micrométrique de matériaux d’intérêt pour la spintronique organique, en se focalisant notamment sur deux aspects cruciaux pour la qualité des dispositifs : les interfaces molécules/métaux et les couches organiques. Pour pouvoir confronter nos résultats aux prédictions théoriques, nous avons utilisé des monocristaux métalliques et effectué des dépôts de molécules sous ultravide, permettant la réalisation d’échantillons de grande qualité. Nous avons concentré notre étude sur deux systèmes, l’un à base de C60 et de Cobalt et l’autre à base de molécules à transition de spin et d’Or. Pour élucider la structure de nos échantillons, nous avons réalisé in situ des mesures de microscopie à effet tunnel et de diffusion des rayons X, deux techniques complémentaires permettant respectivement l’obtention d’informations locales et globales sur le système. Les résultats obtenus ont été comparés à des calculs ab initio réalisés sur ces mêmes systèmes. Concernant le dépôt de molécules de C60 sur un substrat Co(0001), nous avons notamment pu mettre en évidence que le recuit de l’échantillon entraîne une transition structurale de l’interface, avec la création de lacunes dans le substrat sous chaque molécule, formant ainsi un réseau périodique. La couche moléculaire non recuite exhibe en outre une grande cristallinité. Le dépôt de Cobalt sur ce cristal moléculaire entraîne une contraction de ce dernier, due à la diffusion des atomes de Cobalt dans les sites interstitiels. Enfin, concernant les molécules à transition de spin [FeII (HB (3,5-(CH3)2Pz)3)2] déposées sur Au(111), nous avons mis en évidence une relation d’épitaxie inattendue entre le réseau moléculaire et le substrat
The aim of this thesis is to study at micrometric scale and nanoscale the structure of materials of interest for organic spintronics, focusing in particular on two crucial aspects to obtain good devices quality: molecular/metal interfaces and organic layers. In order to compare our results with theoretical predictions, we have used metallic single crystals and molecular deposition under ultra-high vacuum, allowing the obtention of high quality samples. We focused our study on two systems, one based on C60 and Cobalt and the other based on spin crossover molecules and Gold.To elucidate the structure of our samples, we used scanning tunneling microscopy and X-ray scattering, two techniques that are complementary, one probing the local organization and the other the global otganization of the system. The results obtained were compared to ab initio calculations carried out on the same systems. Regarding the deposition of C60 molecules on a Co (0001) substrate, we have been able to demonstrate that the annealing of the sample leads to a structural transition of the interface, with the creation of Cobalt vacancies under each molecules, forming a periodic network. Before annealing, the molecular layer also exhibits high crystallinity. The Cobalt deposition on this molecular crystal causes a contraction of the lattice, due to Cobalt diffusion into interstitial sites. Finally, concerning the [FeII (HB (3,5- (CH3) 2Pz) 3) 2] spin-crossover complex deposited on Au (111), we have demonstrated an unexpected epitaxial relationship between the molecular lattice and the substrate

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Trotsenko, Vasily. "Couplage magnéto-électrique dans des ferrites et des manganites de structure perovskite." Electronic Thesis or Diss., Amiens, 2018. http://www.theses.fr/2018AMIE0011.

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Le but de la présente thèse est d'étudier la dynamique des réseaux de ferrites Bi1-xAxFeO3(A= Sr, Ca) et de manganites La1-хСахМnОЗ et Pr1-хCaхMnO3. Dans ces systèmes les paramètres d'ordres électrique et magnétique sont en compétition. Afin d'identifier les mécanismes microscopiques de l'ordre magnétique et électrique dans ces systèmes, une étude de diffraction des rayons X a été menée pour mettre en évidence l'effet de la substitution aliovalente sur les changements de la structure. L'évolution de la symétrie cristalline dépend non seulement de la concentration de l'élément de substitution, mais aussi de sa nature (Sr ou Ca). Les spectroscopies Raman, infrarouge, Mössbauer et XPS ont été utilisées comme des techniques appropriées pour étudier les excitations de réseau dans les systèmes étudiés où les ordres polaires et magnétiques devraient coexister. Afin de mieux comprendre les effets de contrainte et de taille sur les mécanismes microscopiques de l'ordre magnétique et électrique dans la même phase, des films épitaxiés de certaines phases sélectionnées ont été élaborés par la technique d'ablation laser pulsé sur des substrats de SrTiO3 (STO), MgO et MgO tamponné par STO. Nos résultats confirment la coexistence de l'état antiferromagnétique de charge-ordonné et de phases ferromagnétiques métalliques avec la compétition entre les interactions de super échange et de double échange. Dans ce travail, les conditions de coexistence des structures magnétiques et électriques se sont avérées dépendre des substitutions de cations ainsi que de la méthode de synthèse des échantillons sous forme céramique ou films minces
The aim of the present thesis is to study the lattice dynamics of ferrites Bi1-xAxFeO3 (A= Sr, Ca) and manganites La1-хСахМnОЗ and Pr1-хCaхMnO3 systems subject of competitive electric and magnetic order parameters. To identify the microscopic mechanisms of both magnetic and electric ordering in these systems, usual x-ray diffraction study has been conducted to highlight the effect of aliovalent substitution on the structural changes. The evolution of crystal symmetry was found to depend not only to the concentration of substituting element but also to its nature (Sr or Ca). Raman and infrared and of sub-THz, Mössbauer, and XPS were used as appropriate spectroscopic techniques for studying the lattice excitations in the studied systems where polar and magnetic orders expected to coexist. In order to shed more light on strain- and size effects on the microscopic mechanisms of both magnetic and electric ordering in the same phase, epitaxial films of some selected phase were grown by pulse laser deposition on SrTiO3(STO), MgO, and MgO buffered STO substrates. Our results confirm the coexistence of charge–ordered antiferromagnetic state and ferromagnetic metallic phases with the competition between super-exchange and double-exchange interactions. In this work, the conditions of coexistence of magnetic and electric structures were found to depend on the cation substitutions as well as on the method of sample elaboration either in ceramics or in thin films forms

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Malinowski, Grégory. "Transport dépendant du spin et couplage d'échange : de la jonction tunnel au capteur magnétique intégré." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008797.

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Dans une première partie, les propriétés cristallographiques et magnétiques de couches minces X/IrMn et X/IrMn/Y (X,Y= Co et/ou Py) sont présentées. Le magnétisme est expliqué à l'aide de modèles micromagnétiques. La différence de couplage d'échange aux interfaces X/IrMn et IrMn/Y est indépendante de la microstructure et uniquement liée à l'ordre d'empilement des couches. Il est démontré que déposer une couche antiferromagnétique sur une couche ferromagnétique est totalement différent d'un point de vue magnétique de l'opération inverse. Dans une seconde partie, la bicouche IrMn/Co est utilisée comme couche de détection dans une jonction tunnel magnétique pour réaliser un capteur de champ magnétique linéaire et réversible dans la gamme –50 et 50 Oe. Un choix judicieux des paramètres de la jonction tunnel a permis de rendre la sensibilité du capteur indépendante de la température. Sur cette base, un démonstrateur de capteur magnétique avec son électronique de traitement est réalisé.

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Soucaille, Rémy. "De l’importance de l’interaction de Dzyaloshinskii-Moriya sur la dynamique sous champ des parois de domaines magnétiques dans des films désordonnés." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016SACLS391/document.

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Le caractère ultra-mince de couches magnétiques y exacerbe les effets d’interfaces. Dans ces systèmes, l’interaction d'échange dite "de Dzyaloshinskii-Moriya" (DMI) est autorisée par la brisure de symétrie d'inversion inhérente aux interfaces. Contrairement à l’interaction d’échange de Heisenberg, la DMI favorise une rotation de l’état d’aimantation, et ce avec une chiralité donnée. L'existence de la DMI dans les films ultra-minces était jusqu’à récemment sujette à débat, de sorte qu'il est apparu nécessaire de la quantifier et de caractériser ses manifestations observables. En partenariat avec le National Institute of Materials Science, le laboratoire Aimé Cotton et le laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux, j'ai caractérisé l’interaction de Dzyaloshinskii-Moriya dans des films de CoFeB/MgO avec différentes couches tampons. Ce système matériau d’intérêt technologique reste suffisamment simple pour permettre une modélisation sans équivoque. Les méthodes utilisées recouvrent le déplacement de paroi de domaine dans un régime de reptation par microscopie magnéto-optique, la cartographie des champs de fuite de paroi par centre NV et la spectroscopie d’onde de spin par diffusion Brillouin. Quand l’interaction de Dzyaloshinskii-Moriya est relativement faible, ces différentes méthodes s'accordent quant à son amplitude et son signe. Néanmoins dans le cas général, les différentes façons de mesurer de l’interaction de Dzyaloshinskii-Moriya ne convergent pas vers des valeurs consensuelles. Pour comprendre ces différences, j’ai modélisé le comportement des parois de domaine sous champ planaire. J’ai montré qu’il existe un domaine en champ planaire où l’interaction de Dzyaloshinskii-Moriya déstabilise les parois rectilignes en formant préférentiellement des parois en Zigzag. L’élasticité des parois de domaine en est dramatiquement modifiée. Le champ dipolaire dans les parois de domaine amplifie ce phénomène. La reptation de paroi nécessite aussi la bonne compréhension du piégeage des parois de domaine. J’ai développé un modèle permettant d’estimer les champs de dépiégeage en fonction des différents paramètres matériau. Ce modèle permet aussi d’expliquer le comportement à haute fréquence des parois dans les échantillons en présence de défauts d’anisotropie variable
In ultrathin ferromagnetic layer all interfacial effects are strongly enhanced. In these systems the so-called “Dzyaloshinskii-Moriya” exchange interaction (DMI) is allowed due to the inversion symmetry breaking at the interface. Unlike the Heisenberg exchange interaction, the DMI promotes rotation of the magnetization with a given chirality. Until recently, the DMI in ultrathin layer was a matter of debate and it has been needed to quantify and characterize its effects on the magnetization. In close relation with the National Institute of Materials Science, the laboratoire Aimé Cotton and the laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux, I have characterized the Dzyaloshinskii-Moriya interaction in CoFeB/MgO films with different underlayers. This materials system presents a technological interest while keeping a low complexity for models its dynamics easily. The diverse used methods cover the field driven creep dynamic observed by Magneto-Optical Kerr Effect microscopy, the mapping of dipolar field by NV-center magnetometer and the spin wave spectroscopy measured Brillouin Light Scattering. When the DMI is relatively weak these different methods are in accordance with its sign and its order of magnitude. However the different methods do not converge to similar DMI values. I used a model to understand the behavior of domain wall under in-plane magnetic field. I have shown that there is an in-plane field range where the DMI destabilize a straight domain wall while stabilizing Zig-Zag walls. The elasticity is then dramatically modified. The dipolar energy enhances this phenomenon. The domain wall creep also needs a good understanding of the domain wall pinning. I developed a model to estimate the depinning field with respect to the different material parameters. This model also allows explaining of the high frequency behavior of pinned domain wall in samples containing variable anisotropy defects

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Yaya, Dagal Dari. "Conception, réalisation et caractérisation d'inductances planaires à couches magnétiques." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00993575.

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Ce travail de thèse concerne la miniaturisation et l'intégration de composants magnétiques comme les inductances utilisées dans les convertisseurs DC-DC et les circuits haute fréquence. Cette thèse a pour objectifs : - de développer une méthodologie d'étude des inductances à couches magnétiques - de montrer la faisabilité de tels composants utilisant des couches épaisses de ferrite (50 à 500µm). Le contenu de notre document s'articule ainsi autour de trois axes : la simulation, la réalisation et la caractérisation. En simulation, le logiciel HFSS, nous a permis de concevoir, de prédire le comportement du composant et d'étudier l'influence des différents entrefers et épaisseurs du matériau magnétique. La réalisation fait appel aux différentes et nombreuses étapes micro technologiques qui sont décrites en détail. Ces étapes concernent les techniques de dépôt sous vide, les procédés de photolithographie, les techniques de dépôt électrolytique, les techniques de sciage et de collage. Enfin, la caractérisation des inductances réalisées a été effectuée en basses, moyennes et hautes fréquences respectivement au LCR mètre (20Hz à 1MHz), à l'impédance mètre (40Hz à 110MHz) et à l'analyseur vectoriel de réseaux (10MHz à 67GHz)

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Trotsenko, Vasily. "Couplage magnéto-électrique dans des ferrites et des manganites de structure perovskite." Thesis, Amiens, 2018. http://www.theses.fr/2018AMIE0011.

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Le but de la présente thèse est d'étudier la dynamique des réseaux de ferrites Bi1-xAxFeO3(A= Sr, Ca) et de manganites La1-хСахМnОЗ et Pr1-хCaхMnO3. Dans ces systèmes les paramètres d'ordres électrique et magnétique sont en compétition. Afin d'identifier les mécanismes microscopiques de l'ordre magnétique et électrique dans ces systèmes, une étude de diffraction des rayons X a été menée pour mettre en évidence l'effet de la substitution aliovalente sur les changements de la structure. L'évolution de la symétrie cristalline dépend non seulement de la concentration de l'élément de substitution, mais aussi de sa nature (Sr ou Ca). Les spectroscopies Raman, infrarouge, Mössbauer et XPS ont été utilisées comme des techniques appropriées pour étudier les excitations de réseau dans les systèmes étudiés où les ordres polaires et magnétiques devraient coexister. Afin de mieux comprendre les effets de contrainte et de taille sur les mécanismes microscopiques de l'ordre magnétique et électrique dans la même phase, des films épitaxiés de certaines phases sélectionnées ont été élaborés par la technique d'ablation laser pulsé sur des substrats de SrTiO3 (STO), MgO et MgO tamponné par STO. Nos résultats confirment la coexistence de l'état antiferromagnétique de charge-ordonné et de phases ferromagnétiques métalliques avec la compétition entre les interactions de super échange et de double échange. Dans ce travail, les conditions de coexistence des structures magnétiques et électriques se sont avérées dépendre des substitutions de cations ainsi que de la méthode de synthèse des échantillons sous forme céramique ou films minces
The aim of the present thesis is to study the lattice dynamics of ferrites Bi1-xAxFeO3 (A= Sr, Ca) and manganites La1-хСахМnОЗ and Pr1-хCaхMnO3 systems subject of competitive electric and magnetic order parameters. To identify the microscopic mechanisms of both magnetic and electric ordering in these systems, usual x-ray diffraction study has been conducted to highlight the effect of aliovalent substitution on the structural changes. The evolution of crystal symmetry was found to depend not only to the concentration of substituting element but also to its nature (Sr or Ca). Raman and infrared and of sub-THz, Mössbauer, and XPS were used as appropriate spectroscopic techniques for studying the lattice excitations in the studied systems where polar and magnetic orders expected to coexist. In order to shed more light on strain- and size effects on the microscopic mechanisms of both magnetic and electric ordering in the same phase, epitaxial films of some selected phase were grown by pulse laser deposition on SrTiO3(STO), MgO, and MgO buffered STO substrates. Our results confirm the coexistence of charge–ordered antiferromagnetic state and ferromagnetic metallic phases with the competition between super-exchange and double-exchange interactions. In this work, the conditions of coexistence of magnetic and electric structures were found to depend on the cation substitutions as well as on the method of sample elaboration either in ceramics or in thin films forms

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Srivastava, Titiksha. "Ingénierie et contrôle dynamique des propriétés interfaciales dans les films ultra-minces pour ajuster les textures de spin magnétique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAY001/document.

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Le contrôle du magnétisme aux interfaces s’est avéré essentiel pour la spintronique et ses applications, en particulier celles basées sur des structures chirales de spin appelées skyrmions magnétiques. Ces skyrmions, décrits comme des solitons magnétiques, sont de potentiels vecteurs d’information. Dans des empilements ultraminces du type métal lourd / ferromagnétique / isolant, les skyrmions sont stabilisés par une interaction d’échange antisymétrique d’interface appelée interaction de Dzyaloshinskii-Moriya (DMI); celle-ci entre en compétition avec d’autres interactions telles que l’interaction d’échange symétrique ou l’anisotropie magnétique. Afin de contrôler ces skyrmions, les propriétés magnétiques aux interfaces doivent être ajustées finement et modulées par une excitation extérieure. Le champ électrique s’est avéré être un outil efficace pour manipuler ces propriétés d’interface. Il a notamment été montré dans un certain nombre d’études depuis 2009 qu’une différence de potentiel permet de modifier localement et de manière dynamique des propriétés telles que l’anisotropie magnéto-cristalline ou l’aimantation à saturation. Cependant, cet effet sur DMI, qu’il est crucial d’intégrer pour les systèmes avec skyrmions, n’avait pas été observé pour les films ultraminces.Cette thèse présente tout d'abord une optimisation des systèmes tricouches de type métal lourd/ferromagnétique/oxide dans lesquels peuvent exister des skyrmions. J’ai plus particulièrement étudié le système Ta/FeCoB/TaOx qui permet de énucléer des skyrmions en présence d’un faible champ magnétique appliqué perpendiculairement au plan des couches. Une étude approfondie en fonction de l’épaisseur de FeCoB et de l’état d’oxydation du TaOx a notamment été menée, permettant ainsi d’identifier les différentes zones présentant des skyrmions. D’autre part, le résultat majeur de cette thèse est la démonstration de la modulation de DMI par un champ électrique dans une tricouche Ta/FeCoB/TaOx. Des mesures de spectroscopie Brillouin sous champ électrique ont montré une très grande variation allant jusqu’à 130%. Puis, des observations complémentaires en microscopie à effet Kerr magnéto-optique ont permis de mesurer simultanément une variation monotone de DMI et de la taille des skyrmions en fonction du champ électrique avec une efficacité sans précédent. Puisque le champ électrique agit principalement sur l’interface entre le matériau ferromagnétique et l’oxyde (FeCoB/TaOx), cette étude indique l’existence d’une DMI de type Rashba, expliquant la forte sensibilité au champ électrique. Ces observations montrent également qu’un renversement du signe de l’IDM est possible, qui conduirait à une inversion de la chiralité des skyrmions. Cette manipulation dynamique de DMI permettrait de conférer un degré de contrôle supplémentaire pour le développement de mémoires ou de dispositifs logiques ou neuromorphiques à base de skyrmions
Control of interfacial magnetism has emerged to be of paramount importance for spintronics applications specially involving chiral magnetic structures called skyrmions. Skyrmions are envisaged to be the future information carriers owing to their solitonic properties. In heavy metal/ ferromagnet/ insulator heterostructures, skyrmions are stabilized by interfacial Dzyaloshinskii-Moriya interaction which is an antisymmetric exchange and competes with other interactions like symmetric exchange and magnetic anisotropy. In order to tune skyrmions, the interfacial magnetic properties need to be modulated. One of the energy efficient tools to maneuver interfacial magnetism is electric field effect. Voltage gating has been shown, in a number of studies since 2009, to locally and dynamically tune magnetic properties like interface anisotropy and saturation magnetization. However, its effect on interfacial Dzyaloshinskii-Moriya Interaction (DMI), which is crucial for the stability of magnetic skyrmions, has been challenging to achieve and has not been reported yet for ultrathin films.This thesis demonstrates an optimization of trilayer systems consisting of a heavy metal/ ferromagnet/ oxide where skyrmions can be stabilized. In particular, I focussed on the Ta/FeCoB/TaOx system to nucleate skyrmions in the presence of very small out of plane magnetic field. Further, the different skyrmionic zones as a function of the FeCoB thickness and TaOx oxidation state are studied. We then show electric field induced modulation of interfacial DMI which forms the most important result of this thesis. We demonstrate 130% variation of DMI with electric field in Ta/FeCoB/TaOx trilayers through Brillouin Light Spectroscopy (BLS). Using polar Magneto-Optical-Kerr-Effect microscopy, we further show a monotonic variation of DMI and skyrmionic bubble size with electric field, with an unprecedented efficiency. Since the electric field acts mainly on the FeCoB/TaOx interface, this study also points at the existence of the Rashba DMI explaining its high sensitivity to an applied voltage. We anticipate through our observations that a sign reversal of DMI with electric field is possible, leading to a chirality switch. This dynamic manipulation of DMI establishes an additional degree of control to engineer programmable skyrmion based memory, logic or neuromorphic devices

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Endichi, Asmaa. "Thin films based on Gadolinium applied to the magnetic refrigeration." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0150.

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La recherche en matière de caractérisation de matériaux à effet magnétocalorique géant à l’état massif et à une température proche de la température ambiante est d'un grand intérêt pour l’application de la réfrigération magnétique. Il est admis que la transition de premier ordre dans ces matériaux présente une hystérésis thermique considérable, les rendant ainsi difficiles à manipuler dans les applications pour les réfrigérateurs fonctionnant de manière cyclique. Beaucoup d'efforts ont été accomplis au cours de ces dernières années pour réduire cette hystérésis, mais les performances obtenues avec ces matériaux massifs ne répondent pas aux exigences d’une réfrigération magnétique efficace. Si les matériaux magnétocaloriques à l’état massif ont été largement étudiés ; l'échelle nanométrique correspondante reste cependant insuffisamment explorée. À cet effet, la nanostructuration, une approche largement bien connue et utilisée pour la mise au point et l’optimisation des relations structure-propriété des matériaux en questions, permet des nouvelles perspectives en matière d’amélioration de leurs caractéristiques magnétiques et magnétocaloriques en modifiant leur taille et leur forme. Pour ce faire, l’étude des propriétés magnétocaloriques des matériaux sous forme de couches minces est centrale pour pouvoir réduire au maximum l’hystérésis thermique, sachant que l’effet magnétocalorique dans les couches minces magnétiques est particulièrement intéressant pour la micro-réfrigération. Dans ce sens, peu d’études ont été menées pour montrer le potentiel des matériaux sous forme de couches minces pour la réfrigération magnétique. De même, les propriétés magnétiques (aimantation de saturation, la variation de l’entropie magnétique et du rapport de refroidissement relatif…) mesurées restent limitées. C’est dans ce cadre que le pèsent travail a été mené en étudiant le gadolinium métallique, en tant que matériau réfrigérant magnétique de référence pour la plupart des prototypes de régénérateur magnétique actif (AMR) sous forme de couche mince. Les propriétés magnétocaloriques (MCE) et électrocaloriques (ECE) des films de gadolinium fabriqués à cette fin (Si/Ta/Gd(100nm)/Pt(3nm)) sont alors mesurées dans le but d'obtenir plus d'informations sur la physique derrière ses intéressantes propriétés électroniques et magnétique en démontrant notamment l'effet magnéto-calorique du film mince Gd par la mesure du transport électrique de la résistance. Ainsi, au cours de cette thèse, les comportements électriques et surtout magnétiques de LaCr2Si2C et de multiferroïques TbMn2O5 sont décrits en utilisant la méthode ab-initio dans le but d'élargir notre compréhension des caractéristiques électroniques, magnétiques et par conséquent magnétocaloriques de ces composés à base de terre rare. L’élaboration et la caractérisation des couches minces pour la réfrigération magnétique, le traitement des données correspondantes ont été effectués conjointement au sein du laboratoire de recherche en science des matériaux avec l’équipe nanomagnétisme et électronique de spin à l’institut Jean Lamour à Nancy et au laboratoire de matière condensée et sciences interdisciplinaires à la faculté des sciences de Rabat
The search for materials with a giant magnetocaloric effect in a massive state and at a temperature close to ambient temperature is of great interest and is mainly obtained by varying the composition of the materials. However, the first-order transition in these materials exhibits considerable thermal hysteresis, making them difficult to handle in applications for refrigerators operating cyclically. Much effort has been made in recent years to reduce this hysteresis, but the performance obtained with these massive materials does not meet the requirements of efficient magnetic refrigeration. Magnetocaloric materials have been largely unexplored on the nanoscale. However, nanostructuring is a well-known and used approach to disrupt the developed structure-property relationships, hence the interest in manufacturing new nanoscale materials. This will improve their magnetic and magnetocaloric characteristics by varying the size and shape. On the other hand, the magnetocaloric effect in magnetic thin layers is particularly interesting for micro-refrigeration. It is therefore important to study the magnetocaloric properties of materials in the form of thin layers in order to eliminate thermal hysteresis. In this sense, few studies have been done to show the potential of thin film materials for magnetic refrigeration and magnetic properties (saturation magnetization, variation of magnetic entropy and relative cooling ratio ...) measured so far limited remains. In this thesis project, we studied metallic gadolinium, which is the preferred choice as a magnetic refrigerant for most prototypes of active magnetic regenerator (AMR) in the form of a thin layer. The magnetocaloric (MCE) and electrocaloric (ECE) properties of the manufactured gadolinium films (Si / Ta / Gd (100 nm) / Pt (3nm)) are measured, in order to obtain more information on the physics behind the interesting electronic and magnetic properties of this material we demonstrate the magneto-caloric effect of the thin film Gd by measuring the electrical transport of the resistance. Thus, during this thesis, the electrical and especially magnetic behaviors of LaCr2Si2C and multiferroics TbMn2O5 are described using the ab-initio method, in order to broaden our understanding of the electronic, magnetic and therefore magnetocaloric characteristics of these compounds based on rare earth. The development of thin layers for magnetic refrigeration was carried out in the materials science research laboratory with the nanomagnetism and spin electronics team at the Jean Lamour Institute in Nancy and the theoretical calculations are made in the material laboratory condensed and interdisciplinary sciences at the Faculty of Sciences of Rabat

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Appert, Florian. "Conception et réalisation de détecteurs dédiés à l'analyse de couches minces par spectrométrie Mossbauer : application à l'étude des propriétés magnétiques de films d'oxydes multiferroïques." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMR133/document.

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Ce travail de thèse porte sur la réalisation de deux instruments adaptés à l’étude de couches minces par spectrométrie Mössbauer du 57Fe par électrons de conversion (CEMS) et à leur utilisation pour la caractérisation de films épitaxiés de ferrite de bismuth BiFeO3 (BFO). Le premier dispositif est constitué d’un compteur proportionnel couplé à un module thermoélectrique. Il permet l’acquisition de manière simple et économique de spectres Mössbauer sur une gamme de température variant de 245 à 375K et sous une induction magnétique externe allant jusqu’à 1,4 T. Un second dispositif a été développé sur la base d’un channeltron™et d’un cryostat à circulation d’hélium pour des acquisitions allant jusqu’à 4 K. Les analyses CEMS ont été réalisées sur des couches minces de différentes épaisseurs de BFO (110) et (001) épitaxiées sur LaAlO3 et SrTiO3. Au-delà d’une épaisseur critique, les couches de BFO (110) présentent un mélange de phases magnétiques colinéaire et cycloïdale. La phase colinéaire présente un axe d’anisotropie suivant [001] dans le plan de la couche et lamodulation cycloïdale se propage dans un plan perpendiculaire à celui-ci. Des effets combinés de contraintes et dimensionnalité ont été avancés pour expliquer la déstabilisation de la cycloïde pour les couches les plus fines. Dans les couches minces de BFO (001) présentant une phase tétragonale de BFO, les mesures CEMS ont montré que la température de mise en ordre magnétique se rapproche de l’ambiante lorsque l’épaisseur des couches diminue
This work is devoted to the development of two Mössbauer detectors dedicated to thin films studies by conversion electron Mössbauer spectrometry (CEMS), and to their use for the characterization of bismuth ferrite BiFeO3 (BFO) epitaxials thin films. The first designed instrument is composed of a proportional counter and a thermoelectric module. It allows CEMS acquisitions of Mössbauer spectra from 245 to 375K with an external magnetic field upto 1.4 T. The second device is based on a commercial channeltron™ and a continuous flow cryostat allowing measurements downto 4 K. The CEMS measurements have been performed on (110) and (001) oriented BFO layers with various thickness deposited on LaAlO3 et SrTiO3 substrates. Beyond a critical thickness, the (110) BFO exhibits a mixing of collinear and cycloidal magnetic phases. The collinear phase shows an anisotropy axis [001] direction which is located in the sample plane. The cycloid propagation plane have been found to be perpendicular to the sample plane. Both epitaxial strain and size effects have been proposed to explain the cycloid destabilization in the thinner films. In (001) BFO thin films, exhibiting a BFO tetragonal phase, the CEMS measurements have shown that the magnetic ordering temperature tends to decrease with the layer thickness

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Mazzamurro, Aurélien. "Étude du couplage piézo-magnétique dans les guides d’ondes électro-acoustiques hyperfréquences : application aux capteurs de champ magnétique." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2020. http://www.theses.fr/2020ECLI0008.

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Les hétérostructures piézo-électro-magnéto-élastiques en couches minces se dressent comme des candidats prometteurs dans le domaine de la détection de champ magnétique de faible intensité et spatialement résolu, à température ambiante. Cette thèse porte donc sur l’étude du couplage piézo-magnétique dans les guides d’ondes électro-acoustiques hyperfréquences basés sur des couches minces nanostructurées à anisotropie uniaxiale, déposées sur substrats piézoélectriques. Premièrement, les structures investiguées sont constituées d’un empilement multicouche TbCo2/FeCo déposé sur un substrat de Quartz ST-X90°. Celles-ci permettent d’exploiter le mode transverse horizontal présentant la plus grande sensibilité. La possibilité d’induire, par le champ magnétique, une conversion de mode acoustique, pouvant potentiellement être utilisé dans la conception de capteurs de champ magnétique ultra-sensibles, est également démontrée. Cette étude permet aussi de valider le modèle théorique piézo-magnétique développé, par la mesure des variations de vitesse de phase des ondes élastiques guidées en fonction de l’intensité et de la direction du champ magnétique. Ensuite, deux concepts de mesure sont proposés afin d’améliorer la résolution de la mesure des capteurs, dépendante essentiellement du temps de transit de l’onde élastique dans la couche magnéto-élastique : la réflectométrie temporelle acoustique et l’exploitation d’un mode de cavité localisé dans la couche magnéto-élastique. Enfin, l’optimisation du couple anisotropie uniaxiale/magnétostriction de l’empilement multicouche TbCo2/FeCo est abordée, celui-ci jouant un rôle majeur dans la sensibilité et la dynamique des capteurs étudiés
Thin-film piezo-electro-magneto-elastic heterostructures stand out as promising candidates in the field of spatially resolved, low-intensity magnetic field detection at room temperature. Thus, this thesis focuses on the study of piezomagnetic coupling in microwave electro-acoustic waveguides based on nanostructured thin films with uniaxial anisotropy, deposited on piezoelectric substrates. Firstly, the investigated structures consist in a TbCo2/FeCo multilayer stack deposited on a ST-X90° Quartz substrate, to exploit the horizontal transverse mode presenting the highest sensitivity. The possibility to induce, via the magnetic field, an acoustic mode conversion, potentially usable in the design of ultra-sensitive magnetic field sensors, is also demonstrated. In addition, this study validated the developed theoretical piezo-magnetic model, by measuring the phase velocity variations of the guided elastic waves as a function of the intensity and direction of the applied magnetic field. Then, two measurement concepts are proposed in order to improve the resolution of the sensor measurement, which depends essentially on the transit time of the elastic wave in the magneto-elastic layer: the acoustic time domain reflectometry and the exploitation of a cavity mode located in the magneto-elastic layer. Finally, the optimization of the uniaxial anisotropy/magnetostriction couple of the TbCo2/FeCo multilayer stack is addressed, as it plays a major role in the sensitivity and dynamics of the studied sensors

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Khamis, Youssouf Khamis. "Modélisation de transformateurs planaires intégrés." Thesis, Saint-Etienne, 2014. http://www.theses.fr/2014STET4006/document.

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L’utilisation des composants passifs a connu une importante croissance ces dernières décennies notamment dans le domaine de la téléphonie mobile, de l’électronique embarquée. Les travaux présentés dans cette thèse s’inscrivent dans un cadre de projet entre les laboratoires LT2C de l’UJM et Ampère de l’INSA de LYON. L’objectif visé par cette thèse est la modélisation des micro-transformateurs de signaux utilisés pour isoler les parties puissance (Driver IC) et commande (JFET ou MOSFET). Les points abordés dans cette thèse sont le choix des structures de transformateurs qui répondent aux exigences du projet, le développement d’un modèle de transformateur qui prend en compte notamment les pertes et l’évolution de la perméabilité du matériau magnétique et les différents couplages capacitifs. Des simulations à l’aide de HFSS ont été réalisées afin de réaliser le design des structures retenues et valider le modèle développé. Des étapes de fabrications compatibles avec celle de la microélectronique ont été utilisées pour fabriquer des prototypes à une couche et à deux couches de matériau magnétique avec différentes configurations. Une caractérisation haute fréquence (2MHz-200MHz) à l’aide de l’analyseur vectoriel de réseaux a été réalisée et enfin une étude comparative entre les résultats de simulation et les résultats de mesure fait l’objet d’une présentation
The use of passive components has known a significant increasing in the recent decades particularly in the area of mobile telephony, portable or embarked systems. The work presented in this thesis is a part of a project between the two laboratories: LT2C of UJM and AMPERE of INSA of Lyon. The purpose of this thesis is to find a model for signal micro-transformers used to isolate the power part (Driver IC) from the control part of the project (JFET or MOSFET). The essential parts of this thesis concern the choice of transformer structures that deal with the requirements of the project, the development of a transformer model that takes into account the losses and the permeability evolution of the magnetic material versus frequency and the different capacitive couplings. Numerous simulations using HFSS were performed in order to design the chosen structures and to validate the developed transformer model. Different steps compatible with the microelectronics manufacturing have been used to manufacture prototypes with a single magnetic layer and two magnetic layers for the different configurations. High frequency characterization (2MHz-200MHz) using the vector network analyzer was performed and finally a comparative study between the results of simulation and measurements has been the subject of a presentation

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Mazzamurro, Aurélien. "Étude du couplage piézo-magnétique dans les guides d’ondes électro-acoustiques hyperfréquences : application aux capteurs de champ magnétique." Thesis, Centrale Lille Institut, 2020. http://www.theses.fr/2020CLIL0008.

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Les hétérostructures piézo-électro-magnéto-élastiques en couches minces se dressent comme des candidats prometteurs dans le domaine de la détection de champ magnétique de faible intensité et spatialement résolu, à température ambiante. Cette thèse porte donc sur l’étude du couplage piézo-magnétique dans les guides d’ondes électro-acoustiques hyperfréquences basés sur des couches minces nanostructurées à anisotropie uniaxiale, déposées sur substrats piézoélectriques. Premièrement, les structures investiguées sont constituées d’un empilement multicouche TbCo2/FeCo déposé sur un substrat de Quartz ST-X90°. Celles-ci permettent d’exploiter le mode transverse horizontal présentant la plus grande sensibilité. La possibilité d’induire, par le champ magnétique, une conversion de mode acoustique, pouvant potentiellement être utilisé dans la conception de capteurs de champ magnétique ultra-sensibles, est également démontrée. Cette étude permet aussi de valider le modèle théorique piézo-magnétique développé, par la mesure des variations de vitesse de phase des ondes élastiques guidées en fonction de l’intensité et de la direction du champ magnétique. Ensuite, deux concepts de mesure sont proposés afin d’améliorer la résolution de la mesure des capteurs, dépendante essentiellement du temps de transit de l’onde élastique dans la couche magnéto-élastique : la réflectométrie temporelle acoustique et l’exploitation d’un mode de cavité localisé dans la couche magnéto-élastique. Enfin, l’optimisation du couple anisotropie uniaxiale/magnétostriction de l’empilement multicouche TbCo2/FeCo est abordée, celui-ci jouant un rôle majeur dans la sensibilité et la dynamique des capteurs étudiés
Thin-film piezo-electro-magneto-elastic heterostructures stand out as promising candidates in the field of spatially resolved, low-intensity magnetic field detection at room temperature. Thus, this thesis focuses on the study of piezomagnetic coupling in microwave electro-acoustic waveguides based on nanostructured thin films with uniaxial anisotropy, deposited on piezoelectric substrates. Firstly, the investigated structures consist in a TbCo2/FeCo multilayer stack deposited on a ST-X90° Quartz substrate, to exploit the horizontal transverse mode presenting the highest sensitivity. The possibility to induce, via the magnetic field, an acoustic mode conversion, potentially usable in the design of ultra-sensitive magnetic field sensors, is also demonstrated. In addition, this study validated the developed theoretical piezo-magnetic model, by measuring the phase velocity variations of the guided elastic waves as a function of the intensity and direction of the applied magnetic field. Then, two measurement concepts are proposed in order to improve the resolution of the sensor measurement, which depends essentially on the transit time of the elastic wave in the magneto-elastic layer: the acoustic time domain reflectometry and the exploitation of a cavity mode located in the magneto-elastic layer. Finally, the optimization of the uniaxial anisotropy/magnetostriction couple of the TbCo2/FeCo multilayer stack is addressed, as it plays a major role in the sensitivity and dynamics of the studied sensors

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Bello, Jean-Loïs. "Magnetism, current-induced switchings and domain-wall propagation in single and exchange coupled Gd based ferrimagnets thin films." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0069.

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Les découvertes qui ont suivi l'émergence de l'électronique de spin ont révolutionné la technologie, particulièrement dans le domaine de la télécommunication et du stockage de données. L'électronique de spin est un champ de recherche qui combine l'étude d'une propriété intrinsèque de l'électron appelée spin qui est liée à un moment magnétique intrinsèque et la charge de l'électron. Dans un monde où la consommation d'énergie entrainée par le trafic internet et le stockage de l'information double tous les 4 ans en moyenne, l'électronique de spin doit faire face à de nouveaux défis. Afin de satisfaire les besoins d'un stockage plus dense, plus rapide et moins couteux en énergie, la manipulation de l'aimantation au moyen de courant de spin est très prometteur et a permis de proposer de nouveaux concepts comme la propagation de parois magnétiques en utilisant de tels courants. Les matériaux dont l'aimantation est perpendiculaire au plan de la couche ont été l'objet d'intenses recherches et sont cruciaux dans le développement de mémoires magnétiques telles que les disques durs ou les MRAM. Parmi ces matériaux, les films minces de l'alliage amorphe terre rare / métal de transition sont connus pour leurs intéressantes propriétés magnétiques. Une aimantation perpendiculaire à de faibles anisotropies peut être stabilisé et la compensation du moment magnétique total peut être obtenu en fonction de la composition et de la température. En plus des champs magnétiques, il a été montré que l'aimantation peut être retournée au moyen de courant polarisé en spin ou par pulse laser femto-seconde. Puisque ce matériau semble prometteur, nous avons concentré notre travail sur des multicouches incluant ce matériau. On rapporte en premier la dépendance des propriétés magnétiques de couches simples d'alliage ferrimagnétique Gdx(Fe90Co10)100-x en fonction de la composition et de la nature des interfaces. Des couches de 5 nm de Gdx(Fe90Co10)100-x ont été intégrées dans différentes multicouches, toutes déposées par pulvérisation cathodique magnétron. Pour des valeurs de x comprises entre 22% et 33 %, nous montrons que la composition à laquelle intervient la compensation magnétique dépend des couches au dessus et en dessous de notre alliage. Nous avons étudié différentes interfaces M/GdFeCo/N avec M ou N = Cu, Pt, Ta, Ir. Puis, nous avons élaboré un empilement GdFeCo/Ir/GdFeCo en variant l'épaisseur d'Ir. Nous montrons qu'il est possible d'obtenir un couplage antiferromagnétique. De telles structures, appelées antiferromagnétiques synthétiques se sont révélées performantes quant à la vitesse de propagation de parois de domaines. Dans cette thèse, nous proposons de combiner les propriétés du GdFeCo ainsi que celles du couplage antiferromagnétique. Dans des dispositifs micrométriques, nous avons ensuite étudié le retournement de l'aimantation sous l'effet de couple de spin dans nos systèmes antiferromagnétiques synthétiques ainsi que dans les couches simples qui les composent. Si le retournement de l'aimantation conventionnel qui requiert un champ magnétique externe a pu être observé, nous avons également trouvé que le renversement s'obtient en l'absence de champ externe. Après de plus amples investigations, notamment par l'imagerie de domaines magnétiques au moyen d'un microscope Kerr, nous avons montré qu'il s'agit de l'effet du champ généré par l'injection de courant qui ne peut pas du tout être négligé dans nos échantillons. Cela conduit à un comportement de l'aimantation très particulier et affecte fortement le retournement par couple de spin. Enfin, nous avons regardé la propagation de parois de domaines et nos résultats préliminaires montrent des propriétés intéressantes à condition d'éliminer le champ induit par le courant. Cette étude nous a donné des premières pistes à explorer en fonction des nombreuses interactions et paramètres qui peuvent être ajuster dans les antiferromagnétiques synthétiques à base de GdFeCo
The discoveries ensuing the emergence of spintronics have revolutionized technology, especially in communication and data storage. Spintronics is a field of research that combines the study of an intrinsic property of the electron, the spin to which is bound an intrinsic magnetic moment and the charge of the electron. In a world where the energy consumption of internet traffic and data storage doubles every four years, Spintronics faces new challenges. To meet the need to increase the density, the operation speed and to lower the power consumption of memory devices, using spin-currents to manipulate the magnetization is very promising and has led to new ideas of possible devices in which such currents are used to propagate magnetic domain-walls. Materials with perpendicular to film plane magnetization have been the subject of intense research and they are crucial for the development of magnetic memories such as hard disk drive or MRAM. Among those, amorphous rare-earth transition-metal GdFeCo thin films are well-known to exhibit many interesting magnetic properties. Perpendicular magnetization can be stabilized with weak anisotropies and a total moment compensation can be achieved depending on the concentration and the temperature. In addition to magnetic fields, its magnetic moment has been shown to be switched either by single femtosecond laser pulse or spin-orbit torque. Since this material appears to be promising for future spintronics applications, we focused on the study of the magnetic properties of multilayers that include this material. We first report the dependence of magnetic properties in Gdx(Fe90Co10)100-x ferrimagnetic alloys single layers on the composition and on the nature of the interfaces. 5nm thick Gdx(Fe90Co10)100-x layers were integrated in different multilayers, all grown by magnetron sputtering. For x between 22% and 33%, we show that the composition at which the magnetic compensation occurs changes depending on the layers under and over the TE-RM layer. We studied different interfaces M/GdFeCo/N with M or N = Cu, Pt, Ta, Ir. Then, for GdFeCo layers having out of plane magnetization, more complex structures have been grown associating two GdFeCo layers. Especially, we grew GdFeCo/Ir/GdFeCo with varying Ir thickness. We show that it is possible to have an antiferromagnetic coupling. Those synthetic antiferromagnets are proven to improve the velocity of propagation of magnetic domain-wall. In our work, we propose to combine the properties of such a structure with the ones of GdFeCo. After micro-fabrication of devices, we have first investigated the magnetization reversal induced by spin-torques in our synthetic antiferromagnetic systems and the layers that compose them. If standard switching that requires an external magnetic field has been observed, we also have found that switching occurs in the absence of magnetic field. After further measurements, especially with magnetic domain imaging with a Kerr microscope, we have shown that the field induced by the current injection cannot be neglected, leads to a peculiar behavior of the magnetization in our devices and strongly affects spin-torque switching. Finally, we looked into the domain-wall propagation and our preliminary results show promising features at the condition to eliminate the current-induced fields. This study has given us first hints and possibilities to be explored as a function of the numerous interactions and parameters that can be tuned especially in GdFeCo-based synthetic antiferromagnets

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Kanso, Haydar. "Influence des phases magnétiques désordonnées sur les propriétés d'anisotropie d'échange des nanoplots F/AF : Etude par simulations Monte Carlo et comparaison à l'expérience." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMR071/document.

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Notre objectif est d’améliorer la compréhension du phénomène d’anisotropie d’échange dans les nanoplots en comparaison aux films continus et d’étudier les effets du désordre magnétique à l’interface dans la couche AF sur les propriétés d’anisotropie d’échange. Dans un premier temps, nous avons utilisé un modèle granulaire qui prend en compte les phases magnétiques désordonnées à l’interface F/AF et nous modélisé ces phases par la présence de grains moins stables à l’interface dans la couche AF. De plus, dans le cas des nanoplots, nous avons pris en compte des grains moins stables localisés sur les bords de la couche AF pour reproduire les effets dus à la méthode de fabrication. Nous avons trouvé qu’il existe deux mécanismes de retournement de la couche F en dépendant de la valeur du couplage ferromagnétique. Si le couplage ferromagnétique faible, le retournement de la couche F s’amorce sur plusieurs centres de nucléation et s’effectue sans propagation. Alors que si le couplage ferromagnétique fort, le retournement de la couche F s’amorce en un seul centre de nucléation situé à un coin du nanoplot puis se propage à partir de ce coin. Ensuite notre modèle a permis d’expliquer les principales caractéristiques des comportements observés expérimentalement dans les bicouches Co/IrMn et NiFe/IrMn (pour différentes tailles latérales), à différentes températures de mesure et pour différentes épaisseurs de la couche AF. Plus précisément, les valeurs du champ d’échange simulé dans les films continus, à température ambiante, sont plus grandes que dans les nanoplots pour les faibles épaisseurs de la couche IrMn alors que c’est le contraire lorsque cette épaisseur augmente. Dans un deuxième temps, Nous avons utilisé un modèle atomique qui prend en compte la frustration magnétique dans la couche AF et la présence de défauts structuraux tels que les joints de grains et l’interdiffusion. Nous avons trouvé que l’effet combiné de la frustration, des joints de grains et de la surface induit des configurations magnétiques non colinéaires complexes (présence de domaines magnétiques) dans la couche AF à l’interface. Nos résultats montrent que la non-colinéarité des moments AF à l’interface diminue le couplage effectif à l’interface F/AF et diminue la constante d’anisotropie effective de la couche AF. Nos résultats montrent également que la présence de joints de grains lorsqu’il y a de la frustration renforce la stabilité de la couche AF à 0K alors qu’elle la diminue à température non nulle. Enfin, nous avons trouvé que l’interdiffusion diminue fortement le champ d’échange et rend la couche AF plus stable, ce qui correspond à une diminution du couplage effectif à l’interface. Il est important de noter que les valeurs du champ d’échange simulé sont dans ce cas réalistes, ce qui met en évidence que l’interdiffusion est probablement un des facteurs essentiels pour lesquels les champs d’échange mesurés expérimentalement sont nettement plus faibles que ceux prévus par les modèles simples
Our goal is to improve the comprehension of the exchange bias (EB) in nanodots in comparison with the continuous films and to study the effects of the interfacial magnetic disorder on the EB properties. Firstly, we use a granular model which considers disordered interfacial phases by considering less stable magnetic grains at the interface in the antiferromagnetic (AF) layer. We further model the effect of the nanofabrication process by considering less stable magnetic grains at the edges, due to grain cutting. Our results evidence two different mechanisms of the ferromagnetic (F) layer reversal depending on the magnitude of the coupling between F grains. In the weak coupling regime relative to the anisotropy, the exchange field is independent of the coupling. By contrast, in the strong coupling regime, the exchange field depends on the coupling. Our model also well explain some experimental features observed in NiFe/IrMn and Co/IrMn nanodots (for various lateral sizes) and continuous films, at various measurement temperatures and various AF thicknesses. More precisely, the simulated values of the exchange field in the continuous films, at room temperature, are larger than in the nanodots for small values of the AF thicknesses. However, it is the opposite when this thickness increases. Secondly, we use an atomic model which considers the magnetic frustration inside the AF layer and the presence of structural defects such as grain boundaries and interdiffusion. We found that the combination effect of grain boundaries, frustration and surface can result in complex magnetic configurations in the AF layer at the interface (magnetic domains). Our results show that the non-collinearity of the AF moments at the interface decreases the effective coupling at the interface and decreases the effective anisotropy constant of the AF layer. Our findings indicate that combination effect of grain boundaries and frustration make the AF layer more stable at 0 Kelvin and less stable at non-zero temperature. Our results show that the interdiffusion decrease the simulated values of the exchange field and make the AF more stable which corresponds to a decrease of the effective coupling at the interface. It is important to note that the simulated values of the exchange field are realistic values, which highlights that the interdiffusion is probably one of the essential factors which can give simulated values close to the experimental values

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Jahjah, Walaa. "NanOstructures MultIferroïques INtrinsèques et extrinsèques : vers un contrôle Électrique des propriétés magnétiquEs (NOMINÉE) Influence of mesoporous or parasitic BiFeO3 structural state on the magnetization reversal in multiferroic BiFeO3/Ni81Fe19polycrystalline bilayers, in Journal of Applied Physics 124 (23), December 2018 Spin pumping as a generic probe for linear spin fluctuations: demonstration with ferromagnetic and antiferromagnetic orders, metallic and insulating electrical states, in Applied Physics Express 12(2), January 2019 Thickness dependence of magnetization reversal and magnetostriction in Fe81Ga19 thin films, in Physical Review Applied 12, August 2019." Thesis, Brest, 2019. http://www.theses.fr/2019BRES0070.

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Nous menons trois études expérimentales du comportement de renversement de l’aimantation (RM) dans trois types différents de bicouches, et sous différents types de contraintes. Nous étudions l’influence sur les propriétés magnétiques de l’état structural du BiFe03, de contraintes mécaniques magnétoélastiques dans le Fe81Ga19, couplées ensuite à des contraintes électriques et même thermiques.Une bicouche polycristalline composée d’un ferromagnétique Ni81Fe19, et d’un multiferroïque intrinsèque BiFe03, est déposée par pulvérisation cathodique. Sa structure et sa morphologie sont caractérisées par diffraction des rayons X, et microscopie électronique à transmission, révélant deux états structuraux fondamentalement différents du BiFe03 dûs à des défauts. Le RM est analysé par magnétométrie à échantillon vibrant, fournissant des mesures angulaires à température ambiante. L’état parasité avec la phase parasite Bi2O3 augmente les valeurs du champ d’échange en fonction de la concentration de celle-ci, qui est contrôlable. Un état mésoporeux est aussi mis en évidence, et empêche l’établissement de l’anisotropie unidirectionnelle du couplage d’échange.Des couches minces magnétostrictives de Fe81Ga19 sont déposées sur des substrats de verre. Leurs caractérisations mettent en évidence une dépendance en épaisseur des propriétés magnétiques, en correspondance avec l’état structural.Deux directions cristallographiques remarquables pour toutes les épaisseurs permettent un RM cohérent. La couche la plus mince présente un coefficient de magnétostriction de 20 ppm, qui diminue pour les couches plus épaisses. Cette tendance est associée à une texture de surface prédominante qui se réduit au profit du volume polycristallin sans orientation préférentielle.De telles couches de Fe81Ga19 sont déposées sur des substrats monocristallins ferroélectriques de PMN-PZT pour former un multiferroïque extrinsèque. Le RM et le caractère d’anisotropie sont contrôlés par un champ électrique. Le composite révèle un fort couplage magnétoélectrique inverse entre les deux phases piézoélectrique et magnétostrictive, de valeur parmi les meilleurs rapportées à ce jour. Des mesures à basses températures montrent un effet magnéto-mécanique dû à la contrainte thermique et imposé par la nature du substrat
We conducted three experimental studies of magnetization reversal (MR) behavior in three different types of bilayers, under different types of strain. We studied the influence on the magnetic properties of the structural state in the BiFe03, of magnetoelastic mechanical strain in the Fe81Ga19, which we then coupled to electrical and even thermal strainA bilayer consisted of using a ferromagnetic Ni81Fe19, and an intrinsic multiferroic BiFe03. These polycrystalline thin films are deposited by sputtering. Their structure and morphology are characterized by X-ray diffraction, and transmission electron microscopy, revealing two fundamentally different structural states of the BiFeO3 due to defects. The MR is analyzed by vibrating sample vector magnetometry, providing angular measurements it room temperature. The parasitic state with the parasitic phase Bi2O3 increases the values of the exchange field according to its concentration, which we can control. A mesoporous state is also highlighted, and prevents the establishment of the unidirectional anisotropy.Magnetostrictive thin films of Fe81Ga19 are deposited on glass substrates. Their characterizations reveal thicknessdependent magnetic properties, in correspondence with the structural state. Two remarkable crystallographic directions for the whole range of thicknesses allow a coherent MR. The thinner films have a magnetostriction coefficient value of 20 ppm, which decreases for the thicker films. This trend is associated with a predominant surface texture which is reduced in favor of the polycrystalline volume with non-preferential orientation.Such Fe81Ga19 films are deposited on single-cristalline ferroelectric substrates of PMN-PZT to form an extrinsic multiferroic.The MR and the anisotropy character are controlled by an electric field. The composite reveals a strong inverse magnetoelectric coupling αCME between the two piezoelectric and magnetostrictive phases, of value among the best reported so far. Measurements at low temperatures show a magnetomechanical effect due to thermal stress, and imposed by the nature of the substrate

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Lenoble, Marie-Anne. "Dépot électrolytique de CoFeCu, matériau magnétique doux de forte induction pour tetes magnétiques." Grenoble INPG, 1995. http://www.theses.fr/1995INPG0156.

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L'alliage cofecu a ete choisi pour son aptitude a repondre aux criteres que doit remplir tout nouveau materiau magnetique doux des tetes magnetiques. Une etude electrochimique des phenomenes de depot, a permis de preciser les parametres operatoires qui influent sur la composition de l'alliage. Des depots sont d'abord realises sur de grandes surfaces pour les caracterisations magnetiques et structurales: un lien est etabli entre la composition donnant les proprietes optimales et la structure de l'alliage. Les depots dans des caissons de taille micronique pour les tetes magnetiques couches minces sont ensuite etudies pour optimiser l'obtention de la piece polaire superieure. Le depot est enfin realise sur de vraies tetes qui sont ensuite testees. Les resultats obtenus sont encourageants car l'overwrite et le wiggle sont bien ameliores. La tenue en frequence pourrait etre amelioree en appliquant un champ magnetique plus eleve pendant le depot. Des ajouts de molybdene dans l'alliage ont conduit a de meilleures proprietes magnetiques laissant esperer une reponse encore meilleure de la tete

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Gross, Isabell. "Exploring non-collinear spin structures in thin magnetic films with Nitrogen-Vacancy Scanning magnetometry." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLN064/document.

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Les films magnétiques ultra-minces font partie intégrante des technologies d'aujourd'hui, comme l'illustre leur omniprésence dans de nombreuses applications courantes telles que les disques durs. A cause de leurs dimensions réduites, les propriétés magnétiques spécifiques à ces échelles conduisent à la formation de structures de spin exotiques et de taille nanométrique. Pour explorer ces matériaux en détail, nous utilisons un magnétomètre à balayage développé dans notre laboratoire et qui est basé sur un défaut de spin unique dans le diamant. Ce capteur non-invasif peut mesurer à l'échelle nanométrique à la fois le champ magnétique et la topographie, et fonctionne aux conditions ambiantes. En développant une méthode d'évaluation originale du champ magnétique, nous déterminons la structure interne de parois de domaines ferromagnétiques et quantifions la force de l'interaction Dzyaloshinskii-Moriya dans des hétérostructures à couches minces. Ensuite, nous mettons en évidence le rôle clé du désordre et de l'histoire magnétique sur la stabilisation des skyrmions dans un échantillon de bicouche magnétique. Enfin, nous visualisons dans l'espace réel une spirale de spin de 70 nm de période dans le matériau multiferroïque BiFeO3 et nous manipulons sa direction de propagation avec des champs électriques. Les connaissances tirées de ces études aideront à exploiter au maximum les capacités des matériaux magnétiques à couche ultra-mince et à les mettre en œuvre dans de nouveaux dispositifs de spintronique
Thin film magnetic materials are an integral part of today’s technology and widespread applications like the magnetic hard drive disk mirror their potential. Due to their reduced dimensions, size-specific magnetic properties induce the formation of nanoscale, exotic spin structures. To explore such materials in detail, we utilize a home-built nitrogen vacancy scanning magnetometer, based on a single defect in diamond. This non-perturbative probe combines nanoscale magnetic field- and spatial resolution and works under ambient conditions. We develop a new way to determine the inner structure of magnetic domain walls and quantify the strength of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction in thin film heterostructures. We reveal the key role of disorder and magnetic history on the stabilization of skyrmions in a magnetic bilayer sample. Finally, we reveal the 70nm-pitch spin spiral in the multiferroic bismuth ferrite in real space and manipulate its propagation direction with electric fields. The insight gained from these studies will help to exploit the full capacity of thin film magnetic materials for spintronic application

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Boukchiche, Faris. "Etude de structures coplanaires à métamatériaux et à couche magnétique." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00674402.

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La croissance récente des télécommunications nécessite la conception de circuits miniaturisés fonctionnant au-delà du gigahertz. Les activités de recherche sont énormément consacrées à l'étude de circuits intégrés associés à des structures planaires. Les circuits planaires qui ont récemment subi d'importants développements technologiques, sont très attractifs pour leurs faibles coûts de réalisation, leur faible poids et dimensions. Les filtres connus en hyperfréquence peuvent être réalisés à partir de lignes imprimées planaires. Beaucoup de ces composants passifs ne présentent aucune agilité en fréquence. Le problème d'agilité en fréquence est résolu en utilisant des composants actifs ajustables ou des composants passifs dont on peut modifier les propriétés en appliquant un champ électrique (ferroélectrique) ou un champ magnétique (ferrite. . .). Le principal objectif de cette thèse est de proposer et de caractériser une ligne coplanaire main gauche aveclaquelle on peut obtenir un fonctionnement agile en fréquence et relativement de faibles pertes.C'est une étude sur de nouveaux matériaux "main gauche" ou métamatériaux réalisés à partir de lignes coplanaires sur substrat ferrite. L'utilisation de ces substrats permet une certaine agilité en fréquence. L'étude débute par la modélisation d'un segment de ligne non réciproque, puis l'étude de la structure complète (capacité -- ligne non réciproque -- inductance). La détermination des paramètres ABCD de la cellule élémentaire (L-C), permet de retrouver les paramètres S de cette cellule. On en déduira les constantes de propagation dans les deux sens et on vérifiera que la celluleest un matériau planaire " main gauche " non réciproque

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Ciuta, Georgeta. "Une étude expérimentale de la coercivité des aimants NdFeB." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00952842.

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Les processus d'aimantation dans des aimants de type NdFeB ont été étudiés dans le cadre de cette thèse, sur la base de mesures d'aimantation macroscopiques et de caractérisations locales (MFM). Deux types d'échantillons ont été analysés : des aimants massifs dont les propriétés excellentes résultent d'un processus d'infiltration de NdCu le long des joints de grain (échantillons fournis par Toyota Motor Corporation) et des échantillons sous forme de couches épaisses, dont les microstructures, et, de ce fait les propriétés magnétiques, diffèrent. La variation thermique du champ coercitif et celle du volume d'activation ont été analysées dans le cadre de deux modèles, respectivement dénommé micromagnétique et global. Les valeurs déduites des deux paramètres principaux caractérisant la coercitivité (N représentant les effets du champ démagnétisant et α reliant le champ coercitif aux propriétés magnétiques intrinsèques de la phase dure) indiquent que dans les aimants massifs les différences de coercitivité entre échantillons sont dues pour l'essentiel à la variation de N alors que dans les films, c'est la variation du paramètre α qui joue le rôle principal. Le volume d'activation à une température donnée, dérivé de mesures de trainage magnétique, a des valeurs proches pour tous les échantillons massifs. Au contraire, il varie d'un échantillon à l'autre dans le cas des films : plus le champ coercitif est fort, plus petit est le volume d'activation. Une conclusion générale de cette étude est que les propriétés magnétiques au sein du volume d'activation sont proches de celles de la phase dure Nd2Fe14B. Le lien entre microstructure et coercivité a été examiné dans les films épais par microscopie de force magnétique (MFM). Des observations de films dans différents états rémanents le long du cycle d'hystérésis ont été réalisées. Des " domaines d'interactions " ont été révélés dans les films de faible coercitivté. Dans de tels films, comme dans ceux de coercitivité moyenne, le renversement d'aimantation est dominé par la propagation de domaines, alors que dans les films de plus forte coercitivité, la nucléation suivie de la propagation de domaines d'orientation inverse à celle de l'aimantation principale dominent.

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Boyajian, Taline. "Etude et réalisation d'un circulateur hyperfréquence à nano particules magnétiques orientées dans la bande 40-60GHz." Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00670799.

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Les composants passifs hyperfréquences deviennent de plus en plus commercialisés et employés dans les systèmes de télécommunications. La croissance technologique et l'augmentation de la demande des nouvelles applications requièrent de meilleures performances et de moindres coûts. Dans les applications sans fil et notamment dans les modules " émission/réception ", les circulateurs sont utilisés pour l'émission et la réception des signaux simultanément à l'aide d'une seule antenne. Les couches magnétiques traditionnellement déposées et intégrées exigent une cristallisation à haute température ainsi que l'application d'un champ magnétique externe pour garder l'orientation des moments magnétiques. Cette orientation est cependant obtenue par des aimants lourds et volumineux. Devant ces limitations technologiques ainsi que la demande de miniaturisation, l'emploi de l'hexaferrite de baryum sous sa forme particulaire devrait permettre le développement de circulateurs auto-polarisés et miniaturisés à matériaux magnétiques composites. Les travaux présentés dans ce manuscrit ont pour objectif d'étudier et de réaliser un circulateur hyperfréquence à nano particules magnétiques orientées dans la bande 40-60 GHz. L'état de l'art expose les différentes topologies de circulateurs dont la topologie coplanaire est choisie pour notre application. L'étude analytique est basée sur les travaux de Bosma permettant de modéliser le circulateur triplaque. Les principales dimensions géométriques obtenues sont ensuite transposées vers la structure coplanaire en 3D à l'aide de l'outil de simulation HFSS. Devant les limitations de cet outil, différentes structures ont été étudiées et simulées numériquement pour présenter au mieux le matériau composite. Plusieurs séries de prototypes sont ensuite fabriquées à partir des structures optimisées en simulation numérique. Le matériau magnétique composite déposé a des épaisseurs de 40 et 100 μm. Les caractérisations hyperfréquences montrent la performance des dispositifs réalisés. Des pistes de recherche sont proposées pour l'amélioration des performances de nos prototypes.

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Lenertz, Marc. "Propriétés structurales et magnétiques de cobaltites de types CoV2O6 à structure unidimensionnelle avec un intérêt potentiel pour la spintronique." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01063444.

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Le but de ce travail de thèse est de réaliser des vannes de spin " naturelles " constituées d'un matériau unique. Le matériau en question doit contenir une alternance de feuillets magnétiques et non magnétiques et présenter différents états magnétiques. Ce système modèle ne présenterait alors ni d'inter diffusion ni de rugosité aux interfaces magnétiques/non-magnétiques et pourrait constituer un système modèle pour les études des phénomènes de transport dépendant de spin. Le CoV2O6 est un oxyde polymorphe de basse dimensionnalité. Les deux phases (α et γ) présentent chacune plusieurs plateaux d'aimantation induits par un champ magnétique. Le premier objectif est de comprendre la structure cristalline et magnétique de ce composé, ce qui a été réalisé par des mesures d'aimantation, de diffraction des rayons X et de neutrons sur des poudres et monocristaux. Les résultats de la phase α sont appuyés par des calculs ab initio. Le second objectif est de déposer ce matériau en couche mince afin d'analyser ses propriétés de transport. Des films épitaxiés de γ CoV2O6 ont été obtenus sur TiO2(100) et TiO2/Pt(111) par ablation laser. Le dépôt sur l'électrode de Pt montre la présence de six variants entrainant l'observation de plateaux d'aimantation supplémentaires.

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Fache, Thibaud. "Iridium-based synthetic ferrimagnets for spintronics." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2020. http://www.theses.fr/2020LORR0011.

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Les matériaux ferrimagnétiques de synthèse à aimantation perpendiculaire ont été étudiés extensivement lors de la dernière décennie. Leurs propriétés d’électronique de spin, notamment en ce qui concerne les propagations de parois magnétiques par l’injection d’un courant, en font des candidats idéaux pour les applications de mémoires magnétiques de type racetrack. Du fait de propriétés remarquables concernant d’une part la génération et le transport de courant de spin par couple de spin orbite, et d’autre part le couplage d’échange de type RKKY, l’iridium est un excellent candidat en tant que matériau de spacer pour les matériaux ferrimagnétiques de synthèse. Dans ce manuscrit, nous étudions des multicouches ferrimagnétiques de synthèse composées de deux couches de cobalt séparées par un spacer d’iridium. Nous présentons d’une part l’optimisation de la croissance de tels matériaux, de sorte à obtenir un système modèle en vue d’applications pour des « racetrack memories ». Nous maximisons ainsi le couplage d’échange antiferromagnétique entre les couches de cobalt et l’aimantation à rémanence. D’autre part, nous étudions les propriétés de transport de spin de l’iridium grâce à des méthodes de résonance magnétique par pompage en spin. Nous en concluons que les matériaux ferrimagnétiques de synthèse à base d’iridium sont des systèmes modèles pour la fabrication de « racetrack memories »
Synthetic ferrimagnets with perpendicular magnetic anisotropy have been studied extensively in the past decades. Their outstanding properties in terms of spintronics, especially concerning the current-induced magnetic domain wall propagation lead us to contemplate them as promising candidates as materials for magnetic racetrack memories. Besides, considering the remarkable properties of iridium concerning the transport and the generation of pure spin currents by means of spin orbit torque, as well as its large RKKY coupling properties, this material seems to be an excellent material as a spacer for synthetic ferrimagnets. In this manuscript, we study magnetic multilayers composed of two magnetic layers of cobalt separated by an iridium spacer. We optimise the growth of these multilayers by choosing the most adequate thicknesses, so as to obtain a model system for racetrack memories applications. Thus, we maximise the antiferromagnetic exchange between the cobalt layers, and the remanence magnetisation. Besides, we study the spin current generation and transport properties of iridium by spin pumping ferromagnetic resonance means. We draw the conclusion that iridium-based synthetic ferrimagnets can be considered as model systems for racetrack memory technology

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Marbouh, Othmane. "Capteurs à ondes acoustiques de surface pour la caractérisation multiphysique des propriétés des tôles ferromagnétiques dans les machines électriques de fortes puissances." Electronic Thesis or Diss., Centrale Lille Institut, 2024. http://www.theses.fr/2024CLIL0019.

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Les machines électriques de forte puissance sont soumises à des contraintes mécaniques, thermiques et magnétiques sévères en fonctionnement. Pour assurer leur fiabilité et la continuité de leur opération, il est crucial de disposer d'informations en temps réel sur ces contraintes, souvent à l'échelle locale. Les technologies de capteurs sans fil et sans batterie, combinées à des techniques efficaces d'analyse des données et de traitement des signaux, sont indispensables pour répondre à ce besoin. Les ondes acoustiques de surface permettent de concevoir des capteurs sans fil et totalement passifs, capables de mesurer de nombreuses grandeurs physiques telles que la température, les contraintes mécaniques et le champ magnétique, grâce à une ingénierie avancée du design. Le travail réalisé dans cette thèse a permis de développer des capteurs SAW multi-grandeurs pour la mesure des déformations, de la température et du champ magnétique. Ces capteurs ont d'abord été calibrés sur des bancs d'essais en laboratoire, puis utilisés pour caractériser les propriétés mécaniques, telles que la magnétostriction, et les propriétés magnétiques, telles que les pertes magnétiques, des tôles ferromagnétiques employées dans la conception des machines électriques de forte puissance. La caractérisation des propriétés des tôles ferromagnétiques est cruciale pour plusieurs raisons : concevoir des systèmes électromagnétiques efficaces, minimiser les vibrations et les bruits indésirables, contrôler la dissipation d'énergie, prévenir la fatigue des matériaux, optimiser la conception des composants pour l'efficacité énergétique et développer des composants résistants à la chaleur pour la fiabilité et la durabilité... Le projet de thèse implique l'entreprise JEUMONT Electric (société de haute technologie spécialisée dans les solutions de conversion d'énergie), le groupe AIMAN-FILMS de l’IEMN et l'équipe Outils et Méthodes Numériques du L2EP. Chaque partenaire apporte des compétences spécifiques pour aborder l'instrumentation multi-physique des machines électriques de forte puissance
High-power electrical machines are subjected to severe mechanical, thermal, and magnetic stresses during operation. To ensure their reliability and continuous operation, it is crucial to have real-time information on these constraints, often at a local scale. Wireless and battery-free sensor technologies, combined with effective data analysis and signal processing techniques, are essential to meet this need. Surface acoustic waves (SAW) allow the design of wireless and completely passive sensors capable of measuring various physical quantities such as temperature, mechanical stress, and magnetic fields, thanks to advanced design engineering. The work carried out in this thesis has enabled the development of multi-quantity SAW sensors for measuring deformations, temperature, and magnetic fields. These sensors were first calibrated on laboratory test benches and then used to characterize the mechanical properties, such as magnetostriction, and magnetic properties, such as magnetic losses, of ferromagnetic sheets used in the design of high-power electrical machines. Characterizing the properties of ferromagnetic sheets is crucial for several reasons: designing efficient electromagnetic systems, minimizing vibrations and unwanted noise, controlling energy dissipation, preventing material fatigue, optimizing component design for energy efficiency, and developing heat-resistant components for reliability and durability. The thesis project involves JEUMONT Electric (a high-tech company specializing in energy conversion solutions), the AIMAN-FILMS group from IEMN, and the Numerical Tools and Methods team from L2EP. Each partner brings specific expertise to address the multi-physical instrumentation of high-power electrical machines

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Chaluvadi, Sandeep kumar. "Influence of the epitaxial strain on magnetic anisotropy in LSMO thin films for spintronics applications." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMC248/document.

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Nous présentons une étude des effets de contrainte induits par l’épitaxie dans des couches minces La1-xSrxMnO3 (LSMO) (001) (x = 0.33) pour 3 épaisseurs de films (50, 25 et 12 nm) déposés par Ablation Laser Pulsée (PLD) sur différents substrats tels que SrTiO3 (STO) (001), STO buffered MgO (001), NdGaO3 (NGO) (110) et (LaAlO3)0.3(Sr2AlTaO6)0.7 (LSAT) (001). L’étude est complétée par l’effet de la composition sur les propriétés magnétiques de couches minces de La1-xSrxMnO3 avec x=0,33 et 0,38 déposées par Epitaxie à Jets Moléculaires (MBE). Des caractérisations par diffraction de rayons X (XRD), et microscopie à force atomique (AFM), des mesures de résistivité électrique en quatre points en fonction de la température, d’aimantation par magnetometrie à SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) et d’anisotropie magnétique par magnétométrie magnéto-optique Kerr vectorielle (MOKE) sont présentées. Les évolutions angulaires de l’anisotropie magnétique, de l’aimantation à rémanence, du champ coercitif et du champ de renversement d’aimantation ont ainsi pu être analysées pour des films épitaxiés LSMO de différentes épaisseurs. Des études en fonction de la température complètent les données. L’origine de l’anisotropie (magnétique, magnétocristalline, magnétostrictive ou liée aux effets de marches et d’angle de désorientation du substrat) est finalement discutée
We report a quantitative analysis of thickness dependent epitaxial strain-induced effects in La1-xSrxMnO3 (LSMO) (001) (x = 0.33) thin films of thicknesses (50, 25 and 12 nm) grown on various single crystal substrates such as SrTiO3 (STO) (001), STO buffered MgO (001), NdGaO3 (NGO) (110) and (LaAlO3)0.3(Sr2AlTaO6)0.7 (LSAT) (001) by Pulsed Laser Deposition (PLD) technique. We also report the composition dependent magnetic properties of LSMO thin films with x = 0.33 and 0.38 in particular grown onto LSAT (001) substrate by Molecular Beam Epitaxy (MBE). The study mainly includes measurements such as X-ray Diffraction (XRD), Atomic Force Microscopy (AFM), temperature dependent four-probe resistivity, magnetization properties by Superconducting Quantum Interference Device (SQUID), magnetic anisotropy by Magneto-Optical Kerr Magnetometry (MOKE). Our results highlight the detailed study of angular evolution and thickness dependent magnetic anisotropy, remanence, coercivity and switching field in epitaxial LSMO thin films. Temperature-dependent studies are also performed on few selected films. We will also discuss the cause of magnetic anisotropy in LSMO films i.e., magneto-crystalline and magnetostriction anisotropy and the effects of steps or substrate mis-cut induced anisotropy

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Wacquant, François. "Elaboration et étude des propriétés de réseaux de fils magnétiques submicroniques, obtenus par multi-extrusions." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2000. http://www.theses.fr/2000GRE10058.

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Ces travaux decrivent une methode permettant d'elaborer des reseaux orientes de filaments ferromagnetiques submicroniques (fe et ni), noyes dans une matrice non magnetique cu. Cette methode est basee sur une succession d'extrusions a partir de materiaux massifs macroscopiques. Nous presentons les developpements effectues sur l'appareillage experimental (ensemble d'extrusion hydrostatique, four de recuit) servant a l'elaboration de composites multi-filamentaires. Nous avons obtenu des particules tres allongees (rapport longueur/largeur >10) et de diametres variables, allant du millimetre a moins de 100 nm. Malheureusement, des ondulations de surface importantes apparaissent au cours du procede d'elaboration et les filaments perdent leur forme cylindrique. Nous montrons qu'il est possible de retarder cette deformation radiale en abaissant la temperature des traitements thermiques. En dessous de 100 nm, l'integrite des filaments n'est plus verifiee mais le comportement magnetique reste toujours caracteristique de particules allongees. Les differents mecanismes mis en jeu lors du renversement de l'aimantation sont discutes a la lumiere des caracterisations magnetiques effectuees. Il est ainsi possible de mette en evidence une diffusion importante a l'interface ni/cu. Concernant les composites fe/cu, des cycles d'hysteresis relativement carres sont obtenus, presentant une remanence de 0. 8 m s, pour une coercitivite de 40 mt, essentiellement liee a la forme des filaments. Nous presentons enfin une nouvelle technique d'elaboration permettant de realiser des reseaux denses et reguliers, dans lesquels la distance entre filaments est controlable. Cette methode s'avere tres prometteuse et offre de nouvelles perspectives a la technique de multi-extrusion.

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Moraes, Isabelle Gomes de. "Nanofabrication de nanocomposites magnétiques dur-doux." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALY042.

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Cette thèse présente le développement et la caractérisation d'échantillons modèles pour l'étude des nanocomposites (NC) magnétiques dur-doux. Ces matériaux sont d'un grand intérêt, compte tenu de leurs applications potentielles en tant qu'aimants haute performance. Cependant, malgré ce grand potentiel, les propriétés des NC dur-doux rapportées dans la littérature sont modestes par rapport à celles prédites par les modèles micromagnétiques. Dans ce travail, nous utilisons des outils avancés de nanofabrication et de caractérisation pour développer des échantillons modèles, susceptibles de faire le lien de entre les simulations et les expériences. Quatre réseaux différents de nano-bâtonnets magnétiques doux allongés (FeCo ou Co) (épaisseur = 10 nm) ont été produits par lithographie électronique et évaporation. Pour étudier l'influence du contenu et des dimensions des nano-bâtonnets, la largeur (w) a été modifiée entre 25 et 120 nm, la longueur (l) entre 200 et 400 nm et la distance inter-bâtonnets (d) entre 50 et 200 nm. Le rapport volumique de la phase douce varie de 2 à 11%. Tous les nano-bâtonnets ont été couverts d'une couche de 3 nm d'Au afin d'éviter l'oxydation lors du transfert de l'échantillon de la lithographie vers les chambres de dépôt. La couche d’or a été gravée dans la chambre de pulvérisation juste avant le dépôt de la couche magnétique dure (FePt-25 ou 50 nm) au-dessus des nano-bâtonnets. Une seconde étape de lithographie a été développée pour limiter la localisation de la phase magnétique dure à l'endroit où se trouvent les réseaux de nano-bâtonnets. Une cellule élémentaire du NC a une surface d'environ 5x5 µm2, et cette cellule est répétée pour avoir une surface d'échantillon globale de quelques mm2, dont le signal magnétique est suffisant pour les mesures de magnétométrie globale. Un processus de recuit post-croissance favorise la formation de la phase magnétique dure L10 FePt . Plus la fraction volumique de nano-bâtonnets est élevée, plus la coercivité est faible et plus la rémanence est élevée. Des courbes de retournement du premier ordre (FORC) ont été obtenues pour les échantillons avec une fraction volumique comparable de phase magnétique douce, mais avec une taille de nano-bâtonnets différente. Bien que les échantillons aient des cycles d'hystérésis similaires, les diagrammes FORC montrent que les distributions de champ de retournement sont assez distinctes. La fabrication et l'analyse d'un échantillon de référence avec des nano-bâtonnets non magnétiques de Pt n'indiquent aucune influence de la topographie globale de l'échantillon sur les propriétés de la matrice dure. L'imagerie TEM et la cartographie chimique des coupes transversales préparées par FIB ont révélé une diffusion de type Kirkendall dans les NC avec les plus petits nano-bâtonnets. Une étude MFM sur la même cellule élémentaire de NC dans différents états rémanents , a été réalisée sur des réseaux de NC (dur / doux et dur / non magnétique) et un film de micro-motifs durs (.i.e. pas de nano-bâtonnets). L'évolution des motifs magnétiques a été corrélée avec les champs de fuite produits par la matrice magnétique dure et les nano-bâtonnets intégrés. Les résultats obtenus avec des méthodes de caractérisation magnétique globale (cycles d'hystérésis et FORC) et locale (MFM), combinés à une caractérisation structurale détaillée obtenue par TEM, ont permis d'analyser l'impact des dimensions, de la périodicité, de la concentration et du matériau constitutif des nano-bâtonnets intégrés dans la matrice magnétique dure. Le compromis entre réduire les dimensions de la phase douce pour favoriser le couplage d'échange et les augmenter pour minimiser la diffusion pendant le recuit pour former la formation de phase dure, est un point critique pour le développement de ces matériaux modèles
This thesis presents the development and characterization of model samples for the study of hard-soft magnetic nanocomposites. These materials are of great interest, considering their potential applications as high performance magnets. However, even with this great potential, the properties of hard-soft nanocomposites reported in the literature are modest compared to those predicted by micromagnetic models. In this work, we use advanced nanofabrication and characterization tools to develop model samples, capable of bridging the understanding between models and experiments. Four different arrays with elongated soft magnetic nano-rods (FeCo or Co) (thickness = 10 nm) were produced by e-beam lithography and evaporation. To study the influence of the content and the dimensions of the nano-rods, the width (w) was varied between 25 and 120 nm, the length (l) between 200 and 400 nm and the inter-rod distance (d) between 50 and 200 nm. The volume content of the soft phase ranged from 2 to 11%. All the nano-rods were capped with a 3 nm layer of Au in order to prevent oxidation during sample transfer from the lithography to the deposition chambers. The Au layer was etched in the sputtering chamber just prior to deposition of the hard magnetic layer (FePt- 25 or 50 nm) on top of the nano-rods. A second lithography step was developed to limit the location of the hard magnetic phase to where the nano-rods arrays are positioned. A unit piece of the nanocomposite has a surface area of roughly 5x5 µm2, and the unit was repeated to have an overall sample surface area of a few mm2 , to have sufficient magnetic signal for global magnetometry measurements. A post-annealing process promotes the formation of the L10 FePt hard magnetic phase. The higher the volume content of nano-rods, the lower the coercivity and the higher the remanence. First Order Reversal Curves (FORC) were obtained for the samples with comparable volume content of soft magnetic phase, but with different nano-rod size. Although the samples have similar hysteresis cycles, the FORC diagrams show that the switching field distributions are quite distinct. The sample with nano-rod width = 120 nm shows switching fields extending up to 250 mT and a single peak around µ0HC = 0 T, while the sample with nano-rod width = 25 nm has two peaks in switching field, centred at µ0HC = 0 T and µ0HC = 500 mT. Fabrication and analysis of a reference sample with Pt non-magnetic nano-rods indicates no influence of the overall sample topography on the hard matrix properties. TEM imaging and chemical mapping of FIB-prepared cross sections revealed Kirkendall-like diffusion in the nanocomposites with the smallest nano-rods. An MFM study which involved probing the same nanocomposite unit in different remnant states, was carried out on nanocomposites arrays (hard/soft and hard/non-magnetic) and a micro-patterned hard film (.i.e. no nano-rods). The experimental setup included a homemade in-situ in-plane pulsed magnetic field source. The evolution in magnetic patterns was correlated with the stray fields produced by the hard magnetic matrix and the embedded nano-rods. The results obtained with global (hysteresis loops and FORC) and local (MFM) magnetic characterization methods, combined with detailed structural characterization obtained by TEM, made it possible to analyze the impact of dimensions, periodicity, concentration, and the constituent material of the nano-rods embedded in the hard magnetic matrix. A trade-off between reducing the dimensions of the soft phase to favour exchange coupling and increasing them to minimize diffusion during annealing to form the hard phase formation, is a bottleneck for the development of these model materials

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Koutani, Saïd. "Étude du comportement magnétique de deux matériaux nanocristallins : poudre de maghémite;films de ferrite de cobalt." Nancy 1, 1993. http://www.theses.fr/1993NAN10338.

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L'objet de cette thèse concerne l'étude du comportement magnétique d'une poudre d'agrégats de maghémite obtenue par une méthode chimique et des films de ferrite de cobalt préparés par pulvérisation réactive. Bien que la taille du grain soit nanométrique, les deux systèmes ne présentent pas de comportement supe paramagnétique. Nous avons mis en évidence l'effet des interactions entre cristallites. La poudre de maghémite présente des analogies de comportement avec les ferromagnétiques à anisotropie aléatoire. Les films de ferrite de cobalt présentent un caractère verre de spins avec des corrélations ferrimagnétiques plus ou moins étendues. L'étude hors-équilibre des films montre que la distribution des barrières d'énergie ne dépend que d'un seul paramètre, le champ magnétique h#0

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Demchenko, Anna. "Investigation of the potential offered by gallium iron oxide thin films in terms of multiferroicity." Thesis, Strasbourg, 2015. http://www.theses.fr/2015STRAE013/document.

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Les matériaux multiferroïques et/ou magnétoélectriques sont riches en promesses de nouvelles applications, comme par exemple des mémoires quatre états à densité accrue ou des mémoires magnétoélectriques à faible consommation d’énergie. Ces promesses restent cependant pour l’instant lettres mortes en raison du très faible nombre de matériaux présentant ces propriétés à température ambiante, et des forts courants de fuite qu’ils présentent en couches minces. Cette thèse porte sur un matériau prometteur en termes d’applications, car magnétoélectrique et ferrimagnétique à température ambiante, le ferrite de gallium de composition Ga0.6Fe1.4O3 (GFO).Nous avons démontré la possibilité de réduire les courants de fuite et moduler à volonté le type de conduction n ou p dans les couches minces de cet oxyde transparent, semi-conducteur, et magnétique, par dopage par des ions Ni2+. Une optimisation de la croissance de GFO par pulvérisation cathodique a par ailleurs montré qu’il était possible de le déposer sous champ électrique, ce qui ouvre d’intéressantes perspectives pour l’optimisation de la polarisation électrique des couches minces
The multiferroic and/or magnetoelectric materials are full of promises in terms of new applications, such as for example higher density four state memories or lower power consuming magnetoelectric memories. These promises are however actually put off because too few materials present these properties at room temperature and because their thin films present too high leakage currents. This thesis focusses on a room temperature magnetoelectric and ferrimagnetic material promising in terms of applications, the gallium ferrite Ga0.6Fe1.4O3 (GFO).We have demonstrated the possibility to strongly reduce the leakage currents and perfectly tune from n to p the conduction type in transparent, semi-conducting, and magnetic thin films of GFO through Ni2+ doping. The optimization of the growth of GFO thin films by sputtering has moreover shown the possibility of deposition under an electric field, which opens ways to control of the electric polarization of the films

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