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Séminaire général de l’INSP

« Films magnétiques ultraminces : un magnétisme qui donne le tournis » - André Thiaville - Jeudi 11 juin 2015 à 16h30

INSP - 4 place Jussieu - 75252 PARIS Cedex 05 - Barre 22-23 - 3e étage, salle 317

André Thiaville - Laboratoire de Physique des solides - Université d’Orsay

Résumé

Jusqu’il y a peu, on pensait que les films magnétiques ultraminces (épaisseur de l’ordre du nanomètre) étaient des systèmes simples, des modèles de systèmes 2D car rien ne peut changer dans l’épaisseur. Certes, le magnétisme des couches épitaxiées sur des substrats monocristallins avait révélé des ordres complexes, comme du fer antiferromagnétique ou encore des modulations à longue période liées à l’interaction Dzyaloshinskii-Moriya (DMI). Mais on pouvait penser que c’était une particularité des monocristaux, qui serait effacée en considérant des matériaux réels. Et puis il fallait un microscope tunnel polarisé en spin pour détecter cela.

Or, des simples expériences de dynamique de parois magnétiques dans des couches polycristallines de cobalt de 0.6 nm d’épaisseur déposées sur platine par pulvérisation cathodique ont peu à peu révélé des particularités surprenantes. Par exemple, en comparant Pt/Co/AlOx et Pt/Co/Pt qui sont tous deux à anisotropie perpendiculaire, il a été trouvé que les parois se déplaçaient dans le premier cas bien plus vite par champ, et infiniment plus vite par courant électrique direct [1].

Nous avons proposé que ceci provenait d’une DMI d’interface, conjointement à un couple sous courant dérivant de l’effet Hall de spin [2]. De nombreuses expériences ont confirmé ce schéma [3]. Il importe donc maintenant de ré-examiner le magnétisme des couches ultraminces en prenant en compte le DMI d’interface, de développer une mesure la plus simple et directe de cette DMI, et enfin de comprendre quantitativement sa valeur voire d’arriver à la prédire. C’est ce que présenterai dans cet exposé [4].

[1] I.M. Miron et al., Nat. Mater. 10, 419 (2010).

[2] A. Thiaville et al., Europhys. Lett. 100, 57002 (2012)

[3] S. Emori et al., Nat. Mater. 12, 611 (2013) ; K.-S. Ryu et al., Nat. Nanotech. 8, 527 (2013) ; S. Emori et al., Phys. Rev. B 90, 184427 (2014) ; J. Torrejon et al., Nat. Commun. 5:4655 (2014).

[4] O. Boulle et al., Phys. Rev. Lett. 111, 217203 (2013) ; S. Rohart et al., Phys. Rev. B 88, 184422 (2013) ; S. Pizzini et al., Phys. Rev. Lett. 113, 047203 (2014) ; J.-P. Tetienne et al., Nat. Commun. 6 :6733 (2015) ; M. Belmeguenai et al., Phys. Rev. B 91, 180405(R) (2015).