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L'Institut de recherche interdisciplinaire de Grenoble (Irig) est un institut thématique de la Direction de la Recherche Fondamentale du CEA.
Notre Institut est composé de 5 départements
Les 10 Unités Mixtes de Recherches de l'Irig
Publications, Thèses soutenues, Prix et distinctions
Agenda
Soutenance de thèse
Mercredi 29 janvier 2020 à 13h30, salle de séminaire 445, bâtiment 1005, CEA Grenoble
Les skyrmions magnétiques sont des enroulements chiraux de l'aimantation que l'on peut visualiser comme de minuscules domaines magnétiques circulaires délimités par des parois de domaine chirales. En raison de leur taille potentiellement nanométrique et car on leur prédit un déplacement efficace sous courant, les skyrmions magnétiques sont devenus des candidats prometteurs pour transporter l'information dans des mémoires et des dispositifs logiques non-volatiles et à forte densité de stockage. Ils ont récemment été observés à température ambiante dans des empilements du type métal lourd/ferromagnétique/non-magnétique, franchissant une étape importante en vue de développer des dispositifs utilisant des skyrmions. Suivant ces premières observations, l'objectif de cette thèse est d'étudier certaines propriétés clés des skyrmions que sont leur nucléation, leur stabilité ainsi que leur déplacement sous courant, toutes à température ambiante. Les premiers résultats présentés portent sur la nucléation de skyrmions dans des films ultra-minces (pour une épaisseur de ferromagnétique de l'ordre de 1 nm) réalisée par ingénierie des propriétés magnétiques aux interfaces ainsi que de la géométrie des échantillons. La nucléation de skyrmions dans des films ultra-minces étendus, en géométrie confinée, dans des films polarisés par échange inter-couche puis dans des motifs définis par irradiation d'ions est présentée. La deuxième partie de ce travail concerne l'étude de la dynamique des skyrmions magnétiques sous courant. Dans un film ultra-mince de composition Pt/Co/MgO, on mesure des vitesses atteignant 100 m/s pour des tailles de skyrmions de l'ordre de 100 nm. Cette étude met également en lumière l'effet Hall de skyrmion, effet signature de leur topologie décrivant la déviation de la trajectoire d'un skyrmion par rapport à celle dictée par le courant. Nous trouvons que cette déviation dépend nettement de la vitesse des skyrmions, contrairement à ce que prédisent les modèles existants. En combinant modèle analytique et simulations micromagnétiques et en s'appuyant sur une caractérisation poussée des propriétés du film, nous trouvons que cette dépendance avec la vitesse peut être entièrement attribuée à des effets de piégeage qui entravent le déplacement des skyrmions. Enfin, la dernière partie de ce travail porte sur l'étude expérimentale de multi-couches antiferromagnétiques synthétiques, caractérisées par un moment magnétique net nul. Dans ces systèmes, on s'attend à ce que le déplacement des skyrmions s'effectue dans la direction du courant, c'est-à-dire sans effet Hall de skyrmion, une condition requise pour les applications. L'optimisation de multi-couches spécifiques permet l'observation en microscopie à rayons X de skyrmions antiferromagnétiques synthétiques de l'ordre de 100 nm. Puisque leur nucléation est délicate, un dispositif est par la suite conçu pour injecter localement du courant électrique à travers des pointes. Ce dispositif permet de créer et de supprimer des skyrmions de manière contrôlée en utilisant uniquement du courant, rapprochant ces skyrmions un peu plus des applications.
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