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Rémy Soucaille - IEF
Résumé
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 qui favorise un alignement parallèle ou antiparallèle des spins, 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 favorise des parois de domaine de type Néel chirales. Il est toutefois 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, l’interaction de Dzyaloshinskii-Moriya a été caractérisée 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, le comportement des parois de domaine sous champ planaire a été modélisé. 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.