Dissertations / Theses: '@Couplage ferromagnétique'

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Le, Graët Chantal. "Nano-structures ferromagnétique - anti-ferromagnétique pour applications en hyperfréquences." Brest, 2011. http://www.theses.fr/2011BRES2033.

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Abstract:

L'axe de recherche développé au cours de la thèse a particulièrement été focalisé sur l’utilisation de matériaux nouveaux pour des applications en haut de bande HP. Afin de satisfaire de telles exigences, il convient de concevoir des matériaux ayant la particularité de posséder des valeurs de permittivité et de perméabilité élevées dans les fréquences micro-ondes comprises entre 1 et 20 gigahertz. Cette dernière propriété nécessite d’élaborer des matériaux à anisotropie magnétique uniaxiale bien définie, à forte aimantation à saturation et à coercitivité faible, les deux premières propriétés étant difficilement compatibles. La motivation initiale de ce travail porte ainsi sur l’élaboration, l’optimisation et l’étude de la dynamique de spin à haute fréquence de structures multicouches d’épaisseur nanométrique de type ferromagnétique/isolant, avec les ferromagnétiques choisis NiFe et CoFeZr et les isolants de type diamagnétique Al203 et anti-ferromagnétique NiO. Le couplage avec la couche de NiO permet d’induire une anisotropie unidirectionnelle. De plus, nous nous sommes particulièrement intéressés aux effets de dimensionnalité réduite sur les propriétés magnétiques dynamiques. Afin d’élaborer ces matériaux, nous avons mené une étude systématique des paramètres magnétiques statiques et structuraux en fonction des conditions de dépôt. Cela nous a permis de sélectionner les conditions de croissance appropriées et de mettre en évidence la corrélation entre les propriétés structurales et magnétiques. Les performances dynamiques de ces matériaux (CoFeZr) les placent comme de bons candidats pour certaines applications RF nécessitant à la fois une perméabilité et des fréquences de résonance élevées. Les mesures systématiques conduites sur les deux structures à base de Py et de CoFeZr, nous ont permis de dégager, d’une part, le rôle clé de l’interface pour ces matériaux aux épaisseurs concernées, mais aussi d’évaluer les différents termes d’anisotropie présents et notamment un comportement remarquable de l’anisotropie uniaxiale pour les systèmes Py/Al2O3 avec le basculement de l’axe d’anisotropie à une épaisseur critique de 5 nm. De plus, un traitement par analyse REM et l’utilisation du modèle de Meiklejohn et Bean nous permettent de déterminer le désalignement entres les axes d’anisotropie des systèmes couplés par échange, ce qui peut se révéler complexe selon d’autre méthode. Dans l’étude de la relaxation magnétique, nous avons utilisé les larges possibilités de la résonance ferromagnétique large bande afin de discriminer et de quantifier les différentes contributions à la relaxation des différents systèmes étudiés. Un point fort de cette étude de la relaxation magnétique est l’observation et la quantification de l’anisotropie de l’amortissement intrinsèque (αG) induite et surtout proportionnelle au couplage d’échange
The aim of the research developed during the thesis has been particularly focused on new materials for applications in high-band RF. To meet such requirements, it should be developed materials with hight permittivity and hight permeability (in the high microwave frequencies between 1 and 20 gigahertz). This last property requires to develop materials to well-defined uniaxial magnetic anisotropy, high saturation magnetization and low coercivity, the first two properties are hardly compatible. The initial motivation of this work involves the development, optimisation and the study of spin dynamics at high frequency multilayer structures with nanometer-thick type ferromagnet / insulator with ferromagnetic NiFe and selected CoFeZr and insulators diamagnetic type Al203 and antiferromagnetic NiO. Coupling with the NiO layer can induce a unidirectional anisotropy. In addition, we focused on the effects of reduced dimensionality on the dynamic magnetic properties. To elaborate these materials, we conducted a systematic study of static magnetic and structural parameters based on the deposition conditions. This allowed us to select the appropriate growth conditions and to highlight the correlation between the structural and magnetic properties. The dynamic performance of these materials (CoFeZr) are interesting for RF applications requiring both permeability and higher resonance frequencies. Routine measurements conducted on the two structures based on Py and CoFeZr allowed us to identify the one hand, the key role of the interface for these materials with thicknesses involved, but also to evaluate the different terms anisotropy including a noteworthy behavior of the uniaxial anisotropy for systems with Py/A1203, the tilting of the anisotropy axis at critical thickness around 5 nm. Additionally treatment by RFM analysis and use of Meiklejohn and Beau model we can determine the misalignment between the axes of anisotropy in exchange coupled systems, this may be complicated by other method. In the study of magnetic relaxation, we used appropriate method to broadband RFM to discriminate and quantify relaxation’s contributions of different systems. A important point of this study of relaxation magnetic is observation and quantification of the anisotropy of the intrinsic damping (αG), mainly proportional to the exchange coupling

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Franco, Galeano Andres Felipe. "Effets de couplage sur la dynamique de couches magnétiques." Perpignan, 2012. http://www.theses.fr/2012PERP1106.

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Abstract:

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

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Richy, Jérôme. "Etude des propriétés du couplage d'échange dans des nano-structures de type ferromagnétique/multiferroïque." Thesis, Brest, 2016. http://www.theses.fr/2016BRES0075/document.

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Abstract:

Ce travail de thèse est consacré à l’étude du couplage d’échange dans des nano-structures de type ferromagnétique-multiferroïque, avec un intérêt particulier dans la compréhension du renversement en température et angulaire de l’aimantation.Au niveau théorique, un modèle numérique de renversement en température de l’aimantation dans des nanoparticules de type cœur-coquille sera présenté. Le code source du programme, implémenté au cours de cette thèse, a été rendu disponible pour la communauté scientifique sous licence libre. Il permet notamment d’introduire une dispersion en taille des particules, et démontrera le rôle clé de la distribution en taille et de la température dans la réponse magnétique des nanoparticules.Au niveau expérimental, une bicouche composée d’un ferromagnétique Ni81Fe19, et d’un multiferroïque magnétoélectrique à température ambianteBiFeO3, est étudiée. Ces couches sont déposées par pulvérisation cathodique radiofréquence, selon différentes épaisseurs de BiFeO3. Leur structure ainsi que leur morphologie sont caractérisées par diffraction des rayons X, microscopie à force atomique et microscopie électronique à transmission, révélant en particulier la polycristallinité de BiFeO3. Le renversement de l’aimantation est analysé par magnétométrie vectorielle à échantillon vibrant, fournissant des mesures angulaires à température ambiante et à 77 K, à l’aide d’un cryostat à immersion développé au cours de cette thèse ; ainsi que par magnétométrie SQUID, avec l’application de deux protocoles spécifiques de refroidissement en température (entre 10 K et 380 K). Les résultats montrent un comportement similaire à ceux obtenus sur des bicouches épitaxiées. Une propriété intrinsèque du BiFeO3 sera proposée comme étant un mécanisme possible conduisant au comportement en température obtenu, à savoir le cantage des spins de BiFeO3 conduisant à une contribution biquadratique du couplage d’échange. Finalement, un phénomène nouveau dans les matériaux couplés par échange sera mis en évidence à température ambiante, c’est-à-dire un traînage angulaire des axes d’anisotropie
This dissertation presents a study of the exchange coupling in ferromagnetic-multiferroic nanostructures, with specific interest in understanding the thermal and angular reversal of the magnetization.A theorical numerical model of the thermal magnetization reversal in core-shell nanoparticles is presented. The program source code, implemented during this thesis, is freely avaibale to the scientific community under an open-source license. This model, developed during this thesis, allows diameter size dispersion, and demonstrates the key role of the size distribution and temperature in the magnetic response of nanoparticles.The experimentally studied bilayer is composed of a ferromagnetic material, Ni81Fe19, and a room temperature magnetoelectric multiferroic, BiFeO3. Different thicknesses in BiFeO3 were deposited. The structure and morphology of the bilayers were studied using X-ray diffraction, atomic force microscopy and transmission electron microscopy, revealing in particular the BiFeO3 polycristallinity. The magnetization reversal was probed by vectorial vibrating magnetometry, at room temperature and 77 K, using a self-developped immersive cryostat. The SQUID magnetometry allowed the measurement of two specific cooling protocols between 10 K and 380 K. The results of these two different protocols are similar to the ones obtained for measurements previously reported on expitaxial BiFeO3. An intrinsic property of BiFeO3 is proposed as being the driving mechanism for the thermal dependent magnetization reversal: the canting of the BiFeO3 spins leading to a biquadratic contribution to the exchange coupling. Finally, a new phenomenon in exchange coupled materials is shown at room temperature, which corresponds to an angular training of the anisotropy axes

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Ottenwaelder, Xavier. "Coupleurs ferromagnétiques : aspects géométrique, topologique et électrochimique." Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA112326.

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Abstract:

Ce travail porte sur la synthèse et l'étude de complexes pouvant se connecter à d'autres complexes pour former des entités polynucléaires. Deux tactiques visant à assurer un couplage ferromagnétique au sein du complexe initial dinucléaire (synthon) sont developpées. La première partie est dédiée à des approches statiques : on ne peut influer sur aucun facteur après formation de la molécule. Un premier ligand disposant les deux orbitales magnétiques quasi perpendiculairement conduit à un couplage ferromagnétique faible. Avec ce synthon, des complexes hexanucléaires ont été formés. Ensuite, l'aspect topologique du couplage est inspecté via un mécanisme basé sur la polarisation de spin. La nature du couplage dépend de la disposition des ions métalliques en méta ou para de cycles benzéniques. Les couplages sont importants en dépit de grandes distances entre les ions. A partir des synthons de topologie méta, des complexes polynucléaires à 6, 9 et 16 ions cuivre(II) ont été synthétisés, qui conservent le couplage ferromagnétique de cœur. .
This work concerns the synthesis and the study of dinuclear complexes capable of anchoring other complexes at their periphery to form polynuclear compounds. Two pathways towards the target to input of a ferromagnetic coupling in the initial complexes have been developed. The first part is dedicated to the static approach where the properties of the complexes cannot be tuned after synthesis. 1) A dinucleating ligand whereby the two magnetic orbitals are orientated in a quasiperpendicular fashion leads to a feeble ferromagnetic coupling. With this synthon hexanuclear complexes were obtained. 2) The topological aspect of the interaction is inspected through a mecanism based on spin polarisation. Biscopper(II) complexes in meta or para positions of benzenic rings lead to differently coupled systemes. The ions are highly coupled despite the large separation between them. Polynuclear compounds containing 6, 9 and 16 Cu(II) ions have been isolated from the meta substituted derivatives and they all retain the ferromagnetic coupling. .

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Lamy, Yann. "Matériaux magnétiques doux hétérogènes à combinaison d'aimantation élevée et de grande anisotropie utilisant le couplage d'échange, pour application microondes." Limoges, 2006. http://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/2be84ed8-691e-4498-8b77-83cf61f54625/blobholder:0/2006LIMO0059.pdf.

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Abstract:

Dans le domaine de la microélectronique haute fréquence, les dimensions des composants passifs sont un frein à la miniaturisation des circuits. Dans ce contexte, la réduction des tailles pour les inductances spirales planaires a fait appel récemment à l’utilisation de films minces ferromagnétiques doux. Les concepteurs de circuits pour la communication mobile en lien avec les développeurs de matériaux ont alors pensé à étendre ces matériaux à d’autres domaines d’application à la frontière du micro-onde et du millimétrique. Ceci ne pourra être réalisé seulement si des films à forte perméabilité (μ'DC) et à fréquence de résonance (fFMR) très élevée sont développés. Cependant, une très forte aimantation (4πMs) et une grande anisotropie (Hk) sont très difficiles à combiner naturellement dans les alliages conventionnels. Afin de surmonter cette limitation, nous proposons une démarche en rupture pour le développement traditionnel pour les matériaux magnétiques doux avec l’utilisation de films de CoFe à très forte aimantation mais non doux naturellement, couplés avec un matériau antiferromagnétique (AF). Durant ma thèse, j’ai développé par PVD des structures Antiferromagnétique/Ferromagnétique/Antiferromagnétique (AF/F/AF) en couches minces. Les principales études ont été réalisées avec le Co90Fe10 (4πMs = 17. 5 kG) et Co35Fe65 (4πMs = 23. 5 kG), ce dernier présentant l’aimantation ultime, en tant que couche F et avec Ni50Mn50 en tant que couche AF. Pour des applications pratiques, ces matériaux seront utilisés en multicouches épais [NiMn/CoFe]*n afin d’obtenir une épaisseur fonctionnelle suffisante (typiquement ≥ 0. 5 μm). Cependant, ces matériaux sont susceptibles de souffrir de limitations principalement dues aux courants de Foucault, en raison d’un facteur de remplissage non favorable (fr = eF/eAF) < 1) et de résistivités trop faibles avec CoFe et NiMn. Nous avons donc étendu l’étude à d’autres couches AF comme IrMn et NiO. Parallèlement, nous avons développé un nouveau film ferromagnétique hautement résistif, le CoFeHfN, qui présente également l’avantage d’un amortissement exceptionnellement faible. Afin d’étudier le couplage d’échange au travers des épaisseurs critiques mises en jeu et de la dépendance en température, nous avons réalisé une étude systématique en fonction des épaisseurs eAF et eF. Ce travail inclut également des analyses structurales ainsi que l’étude de recuits sous champ magnétique. La mesure des propriétés statiques a été réalisée au VSM et à l’effet Kerr. Les propriétés dynamiques ont été mesurées avec un perméamètre monospire de façon routinière et avec des lignes coplanaires intégrées, de façon isolée. Des densités de couplage Jex très importantes ont été obtenues (1 erg. Cm−2) pour la configuration AF/F/AF, ce qui a permis d’ajuster le champ d’échange Hex sur une grande gamme selon sa variation classique en 1/eF. La combinaison d’une très forte aimantation 4πMs et d’anisotropies très élevées Hk (50 - 700 Oe) a été réalisée avec succès, aboutissant à des fréquences de résonance fFMR ∼ 10 GHz, associées à des perméabilités μ'DC ∼ 50, ce qui n’avait jamais été observé par ailleurs. Le spectre de perméabilité de tels films est correctement interprété par le modèle Landau-Lifschitz-Gilbert (LLG) et présente un paramètre d’amortissement classique (∼ 0. 01 - 0. 02), compatible avec les applications visées. De plus, les propriétés microondes de tels films sont acceptables concernant la stabilité thermique. Les films couplés avec NiMn ne présentent aucun changement significatif jusqu’à 150°C. Pour finir, nous avons discuté l’intégration de ces nouveaux matériaux dans des dispositifs utilisant des lignes coplanaires. Un nouveau type d’inductance RF pour l’intégration sur silicium a été développée, basé sur le concept d’un ruban central très faiblement dissipatif associé au matériau AF / F / AF. La réalisation comporte une nouvelle topologie où la ligne centrale est entièrement encapsulée par le film magnétique. Après avoir discuté des conditions d’excitation relevant des dimensions mises en jeu dans le dispositif (largeur du ruban central, largeur des gaps par rapport aux rubans de masse et largeur de l’élément magnétique, nous avons montré que ce nouveau type d’inducteur présente une densité d’inductance linéique parmi les plus élevée avec 1. 5 nH. Mm−1 avec un facteur de qualité optimisable jusqu’à 5 GHz grâce à un rapport entre la fréquence optimale (Qmax) et la fréquence gyromagnétique favorable sous réserve d’un coefficient d’amortissement modéré. Les lignes coplanaires se sont avérées également très pertinentes pour l’exploration des propriétés dynamiques des films AF / F / AF dans une gamme de fréquence inhabituelle (jusqu’à 20 GHz). Cependant, à la pertinence de cet outil exceptionnel, on peut opposer la difficulté d’interprétation du paramètre d’amortissement α dont l’aspect phénomènologique vient englober à cette échelle de réalisation des causes totalement extrinsèque au film mais révélatrice de son excitation réelle
Size-reduction for spiral inductors has brought soft ferromagnetic thin films to the attention of the RF-community. Consequently, designers for mobile communication circuits with material science people also think about new microwave or millimetric applications. This picture might be realistic shortly, if high permeability (μ'DC) and large ferromagnetic resonance frequency (fFMR) be achievable. However, ultra high magnetization (4πMs) and very large uniaxial anisotropy field (Hk) is believed to be impossible to combine with single-alloy materials. To overcome this limitation, we have proposed the use of high-4π Ms CoFe films, which are not naturally soft, into exchange-coupled multilayers. During my PhD, I have developed sputtered thin films consisting in antiferromagnetic/ferromagnetic/antiferromagnetic(AF/F/AF) multilayers. The main investigation has been completed for Co90Fe10 (4πMs = 17. 5 kG) and Co35Fe65 (4πMs = 23. 5 kG) as F-layers, respectively, and Ni50Mn50 as AF layer. For practical applications, such materials will be used as thick multilayered [NiMn/FeCo]*n films in order to cumulate adequate F-thickness (typically ≥ 0. 5 μm). However, these materials might suffer from limitations (mainly eddy currents) due to an unfavourable filling ratio (fr = eF/eAF) < 1) and too large conductivities with FeCo and NiMn. We have enlarged the study to others AF layers such as IrMn and NiO. We have also developed new soft F-layers as CoFeN and CoFeHfN exhibiting high resistivity (∼ 180 μ. Cm). As the exchange bias strength, critical thickness and temperature-dependence are known to strongly depend on the nature of the AF-layer, systematic investigations vs eAF and eF have been conducted. This work includes structural analyses (XRD, TEM) and annealing temperature investigations. Static properties have been investigated with VSM and Kerr effect. Dynamical properties have been investigated with a single coil permeameter up to 6 GHz and with coplanar wave guide lines up to 20 GHz. Large interfacial exchange energy densities Jex are achievable (1 erg. Cm−2) with the AF/F/AF configuration which allows to adjust the pinning field (Hex) over a large range according to the classical 1/eF dependence. The combination of ultra high 4πMs and unique large Hk (50-700 Oe) has been successfully achieved, leading to the highest fFMR ∼ 10 GHz frequencies associated with μ'DC ∼ 50 never reported so far. Microwave permeability spectra agree LLG model and exhibit conventional damping parameter (0. 01- 0. 02), suitable for RF applications. Furthermore, microwave properties of such films are adequate regarding temperature stability : NiMn-coupled films do not show any significant changes up to 150°C. Finally, we have investigated the integration of such multilayered films in real devices. A new type of RF-inductor on silicon has been developed based on coplanar copper lines covered with the magnetic film. The realization features a new topology where the central stripe is fully encapsulated with the magnetic film including flanges. As a best result, the closed inductor exhibit the highest linear density of inductance with 1. 5 nH. Mm−1 being optimized up to 5 GHz. Indeed, the ratio between the operating frequency (Qmax) and the gyromagnetic frequency is found much more suitable than with spirals for Q optimization, considering moderate damping parameters. Integrated coplanar wave lines have been shown adequate for unusual high frequency permeability investigation (up to 20 GHz) while macroscopic techniques do not exceed ∼ 6 GHz typically. However, this advantage is balanced by a more complex interpretation of α which includes now extrinsic contributions to the material but realistic in terms of excitation

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De, person Pierre. "Jonctions tunnel à aimantation perpendiculaire : croissance, caractérisations structurales ; phénomènes de couplage, magnétotransport ; extension aux hétérostructures pour l'injection de spins dans les semiconducteurs III-V." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2007. http://www.theses.fr/2007GRE10035.

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Abstract:

Le sujet de cette thèse est l'élaboration par épitaxie et la caractérisation de dispositifs pour l'électronique de spin, à savoir une jonction tunnel magnétique (FePt/MgO/FePt) et une hétérostructure hybride métal ferromagnétique / semiconducteur III-V (FePt/MgO/GaAs). L'approche retenue dans les deux cas a été l'utilisation d'une barrière isolante MgO et d'électrodes ferromagnétiques présentant une aimantation perpendiculaire au plan de la couche, réalisées en alliage ordonné FePt (phase L1o) ; le choix de ce matériau a été adopté dans l'optique de créer des mémoires magnétiques, sa forte anisotropie permettant de stabiliser l'information magnétique. Dans le cas des jonctions tunnel magnétiques, une singularisation des propriétés magnétiques de chacune des électrodes a été mise en évidence. Des caractérisations structurales du système en cours de croissance ont permis de relier ce phénomène aux contraintes épitaxiales des films minces. De façon apparemment surprenante, le découplage magnétique du dispositif n'est pas assuré dans le cas général, la forte aimantation des électrodes étant à l'origine d'un champ de fuite très important lors des renversements d'aimantation. Nous avons mis en évidence (expérimentalement et analytiquement) un effet d'épaisseur des couches influant sur le comportement magnétique général du système. Des mesures de dynamique de renversement d'aimantation ont souligné le rôle prépondérant du piégeage des parois de domaine lors des renversements d'aimantation. Les systèmes hybrides FePt/MgO/GaAs ont été élaborés en tout-épitaxie en combinant différents bâtis de dépôt. Nous avons montré la faisabilité d'un système présentant de très bonnes propriétés structurales et magnétiques
The subject of this thesis is the elaboration by epitaxy and the characterization of devices designed for spintronic applications : magnetic tunnel junctions (FePt/MgO/FePt) and hybrid heterostructures ferromagnetic metal / semiconductor III-V (FePt/MgO/GaAs). Ln both cases we used MgO as an insulating barrier and FePt ferromagnetic electrodes with magnetization perpendicular to the surface plane (the L1o ordered alloy). This ferromagnetic material has been chosen for the purpose of creating future magnetic memories because its large anisotropy enables a stable magnetic information. Different magnetic behaviors have been shown for each of the two electrodes of the magnetic tunnel junctions. Structural characterizations of the system performed during the growth process led us to attribute this effect to the epitaxial strain of the thin films. Surprisingly at first sight, the magnetic decoupling of the system is not guaranteed in the general case because of the strong magnetization of the ferromagnetic layers that induces a strong stray field during the magnetization reversaIs. We also were able to deduce, by experiments and calculations, the influence of the thickness of the electrodes on the general magnetic properties of the device. Studies of magnetization reversaI dynamics have shed some light on the key role played by the pinning of the domain walls during the magnetization reversals. All-epitaxial FePtlMgO/GaAs hybrid systems were elaborated by combining different deposition chambers. We managed to grow systems exhibiting very good structural and magnetic properties

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Zighem, Fatih. "Influence des structurations géométriques et des couplages interfaciaux sur les excitations magnétiques dans des couches minces." Paris 13, 2008. http://www.theses.fr/2008PA132008.

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Abstract:

Cette étude a pour objectif de comprendre l'influence, dans les couches minces de métaux ferromagnétiques, des couplages interfaciaux ainsi que de la structuration latérale en élements submicroniques sur les excitations magnétiques. Deux techniques complèmentaires ont été utilisées: la spéctroscopie Brillouin (implantée de longue date dans notre laboratoire) et la résonance ferromagnétique de type micro-ruban (mise en place durant ce travail de thèse). Une première recherche concerne l'effet de la réduction de la taille des objets sondés: on étudie des systèmes constitués de reseaux de ligne de permalloy et on montre que l'on peut rendre compte des spectres d'ondes de spin observés à l'aide d'un modèle analytique approché que nous avons élaboré; ce modèle introduit un terme d'anisotropie associé à un champ démagnétisant moyen régnant dans chaque ligne, que l'on calcule en fonction des caractéristiques géométriques du réseau. La seconde partie de notre recherche concerne le couplage interfacial de bicouche ferromagnétique/antiferromagnétique (Ni81Fe19/NiO) ; bien que découvert il y a plusieurs décennies, il reste un sujet de recherche actif. L'interprétation des propriètés magnétiques statiques et dynamiques s'appuie, selon les cas étudiés, soit sur des expressions analythiques approchés, soit sur des calculs purement numériques
The present study concerns the effects of interfacial couplings and of submicrometric patterning in thin ferromagnetic metallic films on their magnetic dynamic properties. Two compementary techniques were used: Brillouin Light Scattering Microstripe Ferromagnetic Resonance (that I contributed to install in our research group). A first part is devoted to the size reduction of the probed objects. We study permalloy layers structured into lattices of wires and we show that a satisfactory account of the observed spectra is obtained according to an approximate analytical model that we have elaborated. Thhis model introduces a anisotropy term deriving from the average demagnetizing field inside each stripe, which is easily calculated according to the geometrical characteristics of the lattice. The second part of our work is related to the interfacial coupling in ferromagnetic/antiferromagnetic bilayers (Ni81Fe19/NiO): although its specific character, including bias effects, was discovered several decades ago, it still rises a lot of problems and remains an active subject of research. We propose an interpretation of the static and dynamic magnetic properties of the studied samples based on approximate analytical expressions and on numerical calculations

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Santugini, Repiquet Kévin. "Matériaux ferromagnétiques : influence d'un espaceur mince non magnétique et homogénéisation d'agencements multicouches, en présence de couplage sur la frontière." Paris 13, 2004. http://www.theses.fr/2004PA132019.

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Abstract:

Les matériaux ferromagnétiques jouent un rôle primordial dans les applications industrielles Dans le cadre du modèle micromagnétique de Brown (1940), nous étudions l'influence d'un espaceur mince non magnétique sur le comportement d'un corps ferromagnétique. L'évolution dynamique est modélisée par l'équation de Landau-Lifchitz. Nous tenons compte des phénomènes de surface sur l'espaceur : le super-échange et l'anisotropie surfacique. Après avoir étudié le problème d'existence de cette équation en présence des termes de surface, nous établissons rigoureusement une condition équivalente de bord qui simule l'épaisseur de l'espaceur sur un domaine avec un espaceur sans épaisseur. Nous calculons alors les états d'équilibres et la susceptibilité hyperfréquence pour certaines configurations magnétiques. Dans une deuxième phase, nous homogénéisons l'équation de Landau-Lifchitz en domaine perforé et pour des agencements multicouches.

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Tilioua, Mouhcine. "Comportement asymptotique de matériaux ferromagnétiques minces avec énergie de surface et/ou couplage d'échange inter-couches." Palaiseau, Ecole polytechnique, 2003. http://www.theses.fr/2003EPXX0005.

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Kaverine, Evgueni. "Contribution à la conception d'antennes MF, HF et VHF miniatures pour des applications mobiles, terrestres et maritimes." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S152.

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Abstract:

Les objectifs de ce travail concernent l'étude, la conception et la caractérisation d'antennes miniatures actives ou passives, large bande ou bande étroite fonctionnant en bandes MF, HF et VHF. Le manuscrit est divisé en cinq parties : La première partie présente un système de caractérisation d'antennes qui a été développé, validé et utilisé pour tous les aériens conçus. Ce système, basé sur une cellule à plaque parallèles (PPC), permet un large spectre de mesures telles que la mesure du gain, du point de compression, de l'intermodulation et de la sensibilité via une méthode rayonnée, particulièrement intéressante dans le cas des antennes actives intégrées. La deuxième partie concerne les antennes solénoïdales sur ferrite. L'utilisation de simulateurs électromagnétiques 3D a permis d'obtenir des résultats qui sont comparés à la théorie proposée dans la littérature. Les principaux systèmes d'adaptation d'impédance sont également étudiés. La troisième partie met en avant la possibilité de concevoir des antennes à substrat ferromagnétique de géométrie non conventionnelle en utilisant des matériaux composites. Deux antennes miniatures fabriquées et fonctionnant en bande VHF permettent d'illustrer ce point. Dans la quatrième partie, nous présentons un concept d'antennes à substrat ferromagnétique partiellement saturé. L'utilisation d'une source de champ magnétique statique associée à un matériau initialement dispersif permet de constater un certain nombre de phénomènes intéressants, tels que l'amélioration de l'efficacité tout en préservant l'adaptation de l'antenne ou bien la création de directivité sur des antennes électriquement très compactes. La dernière partie présente la valorisation du travail à travers un projet de télécommunication hertzienne longue portée s'inscrivant dans le cadre de la navigation maritime
The objectives of this work concern the study, the design and the measurement of miniaturized passive and active, broadband and narrowband antennas for MF, HF and VHF frequency bands. The thesis is divided into five parts : The first part deals with a measurement system, which has been developed, validated and used for all conceived aerials. The system is based on a parallel plate cell (PPC) and allows an evaluation of the gain, the compression point, the interception point and the sensitivity using a radiative method particularly useful in the case of active integrated antennas. The second part concerns solenoidal ferrite antennas. The results obtained from electromagnetic 3D simulators were compared to the state of the art theory. Main matching technics have also been studied. The third part put the light on the possibility of development of arbitrary shaped antennas on a ferromagnetic substrate using a composite material. Two antennas developed for the VHF band, confirm this point. In the fourth part, we present a concept of antennas on a partially saturated ferromagnetic substrate. A static magnetic field associated with an initially lossy material brings up some interesting phenomena such as an increased efficiency without a degradation of the impedance matching or the directivity with very small antennas. The last part presents an application of the work across a project dedicated to long distance telecommunications in marine navigation

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Santugini-Repiquet, Kévin. "Matériaux ferromagnétiques : influence d'un espaceur mince non magnétique, et homogénéisation d'agencements multicouches, en présence de couplage sur la frontière." Phd thesis, Université Paris-Nord - Paris XIII, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007857.

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Abstract:

Les matériaux ferromagnétiques jouent un rôle primordial dans les applications industrielles. Dans le cadre du modèle micromagnétique de Brown (1940), nous étudions l'influence d'un espaceur mince non magnétique sur le comportement d'un corps ferromagnétique. l'évolution dynamique est modélisée par l'équation de Landau-Lifchitz. Nous tenons compte des phénomènes de surface sur l'espaceur : le super-échange et l'anisotropie surfacique. Après avoir étudié le problème d'existence de cette équation en présence des termes de surfaces, nous établissons rigoureusement une condition équivalente de bord qui simule l'épaisseur de l'espaceur sur un domaine avec un espaceur sans épaisseur. Nous calculons lors les états d'équilibres et la susceptibilité hyperfréquence pour certaines configurations magnétiques. Dans une deuxième phase, nous homogénéisons l'équation de Landau-Lifchitz en domaine perforé et pour des agencements multicouches.

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Leclercq, Bastien. "Unités ferromagnétiques « basse D » : frustration et transitions méta-magnétiques pour la mise en place de couplages magnétoélectriques." Thesis, Lille 1, 2019. http://www.theses.fr/2019LIL1R078.

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Abstract:

Malgré leur immense intérêt et la variété de champ d’applications envisagés les matériaux magnétoélectriques sont toujours rares, leur utilisation étant entravée par la faible polarisation générée par effet magnétoélectrique (e.g. BiFeO3) ou les basses températures de travail (e.g. TbMnO3) bien en dessous de la température ambiante. Dans ces composés, il existe un couplage entre les propriétés ferroélectriques et magnétiques qui coexistent simultanément. Par l’existence de ce couplage, ces matériaux sont d’un grand intérêt notamment pour l’électronique (capteurs, interrupteurs, …) et le stockage de données, permettant à la fois de tirer profit des propriétés électriques et magnétiques. La capacité de stockage peut ainsi être doublée, l’information peut être écrite électriquement tirant avantage de la basse consommation en énergie, et lue magnétiquement de manière non destructive. Pourtant la stratégie de développement actuelle repose trop souvent sur l’optimisation des rares composés exploitables bien connus de la littérature, ce qui n’entraine pas de bouleversement dans les propriétés. C’est ici qu’émerge ce projet, où nous proposons une approche originale et réfléchie, pour la mise en place de propriétés magnétoélectriques dans des composés inorganiques, en traitant avec des unités ferromagnétiques de basse dimensionnalité (blocs 0D, chaines 1D, couches 2D) et leur alignement sous champ au travers de transitions métamagnétiques. Nos candidats sont constitués de macrospins colinéaires ou cantés de cations magnétiques haut spin (M = Fe2+, Co2+, Mn2+), séparés par des spacers non magnétiques et isolants électriques XO4 ou X2O7 (X = P, As) et de gros cations (A = Ba2+, Sr2+...), permettant la mise en place de polarisation électrique. Nous nous intéressons notamment aux polymorphes en couche AM2X2O8 et leur réseau frustré incluant le premier oxyde 2D FM Ising BaFe2P2O8, de rares exemples de composés de basse dimensionnalité avec des structures incommensurables tel que BaMX2O7, mais également aux hexaferrites de type-M AM12O19. Une attention particulière est portée à la création de frustrations magnétiques intrinsèques (réseaux triangulaires, substitution cationique) et aux composés présentant des plateaux d’aimantations, où la mise en place de frustrations et de domaines magnétiques lors de la réorientation des spins sous champ est attendue à l’origine de propriétés magnétoélectriques exacerbées
Despite their immense interest, scope and applications of magnetoelectrics materials are still a rarity, their use has been hindered by the weakness of the polarization generated by magnetoelectric effect (e.g. BiFeO3) or the low working temperature (e.g. TbMnO3). In these compounds there is a coupling between the ferroelectric and magnetic properties that coexist simultaneously. By the existence of these couplings, these materials are of great interest in particular for electronics applications (sensors, switch, etc) and data storage, allowing to take advantages of both the electrical and magnetic properties. The capacity can thus be doubled, the information can be written electrically taking advantage of the low energy consumption, and read magnetically in a non-destructive way. However, the actual development strategy too often relies on optimization of the few well-known exploitable compounds in the literature, which does not lead to great improvement of the properties. Here we propose an original and thoughtful approach for designing magnetoelectric properties in inorganic compounds, dealing with low dimensional ferromagnetic units (0D blocks, 1D chains, 2D layers) and their alignment under field through metamagnetic transitions. Our candidates possess collinear or canted macrospins of high spin magnetic cations (M = Fe2+, Co2+, Mn2+), separated by non-magnetic and electrical insulating spacers XO4 or X2O7 (X=P, As) or large cations (A=Ba2+, Sr2+) building up the insulating properties. We give particular interest to AM2X2O8 polymorphs and their frustrated network including the first Ising 2D FM oxide BaFe2P2O8, some rare example of low-D ferromagnetic compound with incommensurate structures such as BaMX2O7, but also the M-type Hexaferrites AM12O19. We paid particular attention to the creation of intrinsic magnetic frustrations (triangular lattice and/or cationic substitution), and magnetization steps where the creation of frustrations and magnetic domains during the reorientation of spins under field is expected to be at the origin of enhanced magnetoelectric properties

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Frangou, Lamprini. "Injection, transmission et détection de spin dans les matériaux antiferromagnétiques." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAY079/document.

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Abstract:

La spintronique antiferromagnétique est un domaine de recherche émergent dans le secteur des technologies de l'information. Ce domaine exploite la combinaison unique de propriétés dans les matériaux antiferromagnétiques. Leur grande fréquence d'excitation, leur robustesse face à des champs extérieurs, une aimantation totale nulle et la possibilité de générer de forts effets de magnéto-transport les rendent particulièrement intéressants. Le transfert de spin, le couplage spin-orbite et les effets caloritroniques constituent les phénomènes qui ont façonné une grande partie de la recherche et des développements récents en spintronique. Dans cette thèse, nous avons étudié les effets de transfert et de pompage de spin dans des antiferromagnétiques métalliques et isolants au moyen de la technique de résonance ferromagnétique, dans des tricouches du type injecteur de spin ferromagnétique - NiFe, CoFeB / (conducteur de spin - Cu / absorbeur de spin antiferromagnétique - IrMn, NiFeOx, NiO. Les mesures de la dépendance en température de la relaxation ferromagnétique ont révélé un nouvel effet de pompage de spin associé aux fluctuations linéaires lors de la transition de phase magnétique de l'antiferromagnétique, quel que soit l'état électronique et la nature du transport de spin. Cela ouvre de nouvelles voies pour un pompage de spin plus efficace, tout en fournissant une méthode polyvalente pour mesurer la température critique des films ultra-minces à aimantation totale nulle. Dans le but de mesurer à la fois les fluctuations de spin linéaires et non linéaires dans l'antiferromagnétique, nous avons effectué des mesures électriques dans une configuration de mesure du type ‘spin Hall’. Une dépendance en température non-monotone inédite de la tension dc transverse a parfois été observée. Elle est principalement associée aux propriétés d’un ferromagnétique spécifique: le Permalloy, sans rapport avec les effets de rectification de spin. Ces résultats s'ajoutent à une littérature croissante sur l'absorption d’un courant de spin, soulignant la capacité des ferromagnétiques à agir comme détecteurs de courant de spin émis à la suite de phénomènes impliquant une dynamique d’aimantation. Finalement, nous avons utilisé le couplage d'échange pour étudier et ensuite façonner les propriétés magnétiques et électriques de plusieurs antiferromagnétiques destinés à diverses applications spintroniques, y compris la lecture par magnétorésistance tunnel anisotrope
Antiferromagnetic spintronics is an emerging research field in the area of information technology that exploits the unique combination of properties of antiferromagnets. It is their high excitation frequency, robustness against external fields, zero net magnetization and possibility of generating large magneto-transport effects that makes them so interesting. Spin transfer, spin-orbit coupling and spin caloritronics constitute the phenomena that have shaped much of the recent research and development towards pure antiferromagnetic spintronics. Here we investigate spin transfer torque and spin pumping in both metallic and insulating antiferromagnets by means of ferromagnetic resonance technique, in ferromagnetic spin injector – NiFe, CoFeB / (spin conductor – Cu) / antiferromagnetic spin sink – IrMn, NiFeOx, NiO trilayers. Temperature dependence measurements of the ferromagnetic relaxation revealed a novel spin pumping effect associated to the linear fluctuations at the magnetic phase transition of the antiferromagnet, regardless its electronic state and the nature of the spin transport. This opens new ways towards more efficient spin pumping, while providing at the same time a versatile method to probe the critical temperature of ultrathin films with zero net magnetization. Next, in an effort to probe linear as well as non-linear fluctuations in the antiferromagnet we conducted electrical measurements in spin Hall geometry. A novel non-monotonous temperature dependence of transverse dc voltage was sometimes observed, mostly associated to the properties of a specific ferromagnet: Permalloy, unrelated to spin rectification effects. These findings add to a growing body of literature on spin current absorption, highlighting the ability of ferromagnets to act as spin current detectors, in phenomena involving magnetization dynamics. Finally, we used exchange bias to investigate and subsequently engineer the magnetic and electric properties of various antiferromagnets intended for diverse spintronic applications including reading via tunneling anisotropic magnetoresistance

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Clausse, Bastien. "Modélisation des traducteurs électromagnétiques acoustiques (EMAT) pour le contrôle non-destructif (CND) de milieux ferromagnétiques." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLX011/document.

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Abstract:

Un traducteur électromagnétique acoustique (EMAT) induit sans contact des sources dynamiques responsables du rayonnement ultrasonore transmis dans une pièce pour son contrôle non-destructif (CND).Un modèle de sources de transduction induites par EMAT en milieux ferromagnétiques est développé. Il prend en compte des courbes anhystérétiques d’aimantation et de déformation de magnétostriction prédites par une approche multi-échelle simplifiée, et dérive formellement les tenseurs des contraintes électromagnétiques et magnétostrictives adaptés à la formulation des sources électromagnéto-élastiques induites par EMAT dans une très large gamme de configurations d’inspection.Pour simuler efficacement le rayonnement ultrasonore de sources volumiques en utilisant les modèles semi-analytiques du logiciel CIVA, une méthode capable de les transformer en contraintes surfaciques équivalentes est développée. Ainsi, le modèle formule une source de contraintes surfaciques décrivant l’ensemble des phénomènes de transduction impliqués par EMAT en milieux magnétiques. Ce modèle permet de quantifier le poids relatif de chaque source de transduction, d’illustrer l’influence de la prise en compte des lois magnéto-élastiques anhystérétiques, et de mettre en évidence les variations des sources avec un état de contraintes mécaniques. Il est appliqué dans une configuration EMAT donnée pour illustrer l’apport des outils mis en place dans la conception d’EMAT pour le CND, et ses prédictions sont comparées avec succès à des résultats de mesure
An electromagnetic acoustic transducer (EMAT) induces without contact dynamic sources in a ferromagnetic material which radiate ultrasonic waves used for its nondestructive evaluation (NDE).Taking account of the anhysteretic magnetic and magnetostrictive constitutive laws predicted by a simplified multiscale approach, the transduction model derives the electro-magnetic and magnetostrictive stresses tensors, well-fitted for the definition of electromagnetic and magnetostrictive sources induced by EMAT, irrespective of the piece geometry, of the material properties and of the transducer design.To efficiently predict ultrasonic field radiation with the CIVA platform, a method to transform body sources into equivalent surface stresses is developed. As a result, an equivalent surface source is derived to accurately depict all the transduction processes induced by EMAT in nonlinear magnetic material. The model is used to quantify the weight of each transduction mecanism, to illustrate effects of nonlinear magnetoelastic behaviors of materials, to enlighten the impact of elastic residual stresses on transduction sources. It is applied in a given EMAT NDE configuration to illustrate how the developed tools can help optimizing EMAT design, and its predictions are succesfully compared to experimental measurements

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DANIEL, Laurent. "Modélisation multi-échelle du comportement magnéto-mécanique des matériaux ferromagnétiques texturés." Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00004619.

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Abstract:

La thèse porte sur la caractérisation expérimentale et la modélisation des phénomènes de couplages magnéto-mécaniques.
Un modèle multi-échelle, considérant successivement l'équilibre d'un domaine magnétique, d'un monocristal (ou grain), et d'un volume élémentaire représentatif est proposé. Ce modèle est appliqué à un alliage de fer-silicium dont on a préalablement caractérisé le comportement magnéto-élastique à l'aide d'un dispositif expérimental spécifique.
Les résultats obtenus montrent d'une part la très forte anisotropie du comportement couplé, et, d'autre part l'importance de l'état de contraintes et de la présence de surfaces libres sur le comportement magnéto-élastique. Ces effets sont intégrés au modèle.
Quelques applications ou extensions du modèle sont enfin abordées. Elles concernent notamment l'étude de l'effet de la plasticité sur le comportement magnétique ou la détermination d'une contrainte uniaxiale équivalente pour les propriétés magnétiques.

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Bujnowski, Bogusz. "Propriétés d'équilibre et de transport électronique dans des jonctions hybrides entre supraconducteurs et matériaux ferromagnétiques et/ou à fort couplage spin-orbite." Thesis, Bordeaux, 2019. http://www.theses.fr/2019BORD0242.

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Abstract:

Nous avons considéré la compétition entre la supraconductivité conventionnelle (S) et les champs agissant sur le spin, comme l'effet Zeeman et le couplage spin-orbite. Dans un supraconducteur conventionnel, les électrons de spins et d'impulsions opposés forment des paires de Cooper. Par effet de proximité, les correlations de paire pénètrent dans des conducteurs dans l'état normal (N) sur une longueur typique. Cet effet de proximité donne lieu à des phénomènes cohérents de phase qui sont très fortement modifiés en présence de correlations ferromagnétiques (F) ou de fort couplage spin-orbite. Par exemple, l'effet de proximité est très fortement réduit dans un matériau ferromagnétique qui favorisera un alignement des spins dans une direction commune, contrairement à l'appariement singulet de spin de la supraconductivité. Un autre effet important est l'effet Josephson qui consiste en un courant non dissipatif de paires de Cooper entre deux supraconducteurs séparés par un lien faible.Nous avons étudié l'effet Josephson dans une jonction entre deux supraconducteurs avec champs d'échange. Nous supposons que l'orientation dun champ d'échange peut être controlé individuellement dans chaque électrode supraconductrice. Quand les champs d'échange sont antiparallèles, nous avons trouvé qu'il est possible d'augmenter le courant Josephson critique en augmentant la norme de ces champs d'échange antiparallèles, ce qui paraissait contre-intuitif au départ. Les états liés d'Andreev (ELA) n'avaient pas été étudiés en détail dans ce type de jonctions. Nous avons donc analysé leurs propriétés spectrales, et démontré que pour des champs d'échange de même sens, on a généralement la suppression des ELA pour certains intervalles de la différence de phase supraconductrice. En général, le courant Josephson est porté en partie par les ELA et en partie par le continuum des états d'énergie au dessus du gap.La suppression de l'effet de proximité supraconducteur dans les hétérojonctions magnétiques peut être évitée en générant des composantes triplet des correlations de paire ayant des projections de spin orthogonales au champ. En théorie, ces corrélations triplet à longue portée (CTLP) peuvent être engendrées par la présence simultanée de couplage spin-orbite (CSO) et d'un champ d'échange uniforme, mais cela n'a pas encore été confirmé expérimentalement. Nous proposons des designs de jonctions favorables pourmettre en évidence ces CTLP, et nous calculons le courant Josephson pour deux types de CSO.Nous nous sommes aussi intéressés aux courants de spin d'équilibre dans des nanofils normaux et supraconducteurs. Dans un nanofil en présence de couplages spin-orbite et Zeeman, nous montrons que des courants de spin à l'équilibre conduisent à des accumulations de spin aux extrémités du fil. Cette propriété existe à la fois dans l'état normal et l'état supraconducteur, indépendamment du degré de désordre. Cette polarisation de spin transverse augmente fortement dans l'état supraconducteur quand le couplage Zeeman est de l'ordre de grandeur du gap supraconducteur, conduisant à une susceptibilité transverse bien supérieure à la susceptibilité longitudinale.Dans le dernier chapitre de la thèse, nous étudions le transport électronique dans des hétérostructures de semimétaux de Weyl. Cette classe de matériaux a une dispersion relativiste autour de points de Weyl caractérisée par une chiralité bien définie à basse énergie. Nous avons découvert un effet de filtre de chiralité à l'interface de deux semimétaux de Weyl, qui apparaît lorsque les points de Weyl de part et d'autre de l'interface sont séparés en énergie et en impulsion. Nous avons calculé la conductance différentielleà travers une telle interface et identifié les régimes de transport laissant passer i) aucune, ii) une ou bien iii) les deux chiralités
We investigate the interplay of the pairing state in conventional superconductors (S) and spin-active fields. In conventional S electrons with opposite momenta and spins bind into so-called Cooper pairs. The pair correlations penetrate normal conducting materials (N) on the length scale of the superconducting coherence length, what is known as the proximity effect. The proximity effect gives rise to interesting phase coherent phenomena that are strongly modified in the presence of spin active fields. For example it is strongly suppressed in a ferromagnet (F), which prefers a parallel spins of the electrons and counters the conventional pairing mechanism. A prominent manifestation of the proximity effect is the Josephson effect, where the phase difference between the macroscopic wavefunctions of two spatially separated S leads to a non dissipative current at zero voltage.We consider the Josephson effect in a junctions involving spin splitted S, where the orientation of the exchange field can be controlled individually in both S. In such junctions, when the fields are oriented antiparallely, it is possible to increase the critical current by increasing the magnitude of the exchange fields. This is a counter intuitive result considering the pair breaking nature of the fields. The formation of the Andreev bound states (ABS) has not been investigated so far. We analyze the spectral properties of this junction and show that for collinear orientations of the fields, any deviation from the case of equal fields leads to finite intervals of phases without ABS. In general the spectral composition of the current is found to be a superposition of the contributions from the ABS and the continuous spectrum and strongly depends on the transmissivity of the junction.The suppression of the proximity effect in magnetic heterostructures can be avoided by generating triplet components of the pair correlations with spin projections perpendicular to the field, so-called long range triplet correlations (LRTC). LRTCs can be generated due to the presence of spin-orbit coupling (SOC) and a homogeneous exchange field, what has not been confirmed experimentally yet. We propose favorable junction setups to observe the LRTCs and calculate the Josephson current considering two common types of SOC, that result in spin precession and anisotropic spin relaxation effects. The contributions to the current from the effects depend on the orientation of the exchange field and their competition leads to current reversal scenarios which represent a signature of the LRTCs.We then turn to another equilibrium phenomenon, namely equilibrium spin currents (ESC). We show that in a nanowire with SOC, breaking the time-reversal symmetry by a Zeeman field leads to a bulk equilibrium spin current which manifests itself in a sizable edge spin polarization, transverse to the Zeeman field. This property occurs in both, the normal and superconducting state, independently of the degree of disorder. The transverse edge spin polarization is strongly enhanced in the superconducting state when the Zeeman energy is of the order of the induced superconducting gap. This leads to a unknown transverse magnetic susceptibility that can be much larger than the known longitudinal one.At the end of the thesis, we investigate electronic transport in heterostructures of the recently discovered Weyl semimetals (WSM). This material class exhibits a pseudo-relativistic dispersion around so-called Weyl points in the Brillouin zone, that are characterized by their chirality in the low-energy limit. We discovered a interesting chiral filtering effect when interfacing two distinct WSMs, if the Weyl nodes on each side of the interface are separated in energy and momentum space. We calculate the differential conductance across the interface and identify the regimes where it is possible to achieve transport of one, none, or both chiralities

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Ba, Adji Cathy. "Étude du comportement tribologique d'un couple de matériaux ferromagnétique acier XC48 en contact mécanique et magnétique à sec." Thesis, Poitiers, 2016. http://www.theses.fr/2016POIT2318/document.

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Abstract:

Ce mémoire s'inscrit dans l'étude du comportement tribologique d'un couple de matériaux ferromagnétique acier XC48 en contact mécanique et magnétique à sec. Le but consiste à identifier les effets liés à la présence ou à l'absence d’un champ magnétique au niveau de l'interface de contact statique et de contact glissant. La première étape a été d'établir des équations de contraintes qui régissent la réponse linéaire, ponctuelle et surfacique des solides sous chargements donnés, en utilisant des modèles développés dans la théorie d'élasticité. Elles ont ensuite été simulées sous Mathématica pour obtenir des résultats analytiques des champs de contraintes en sub-surfaces. Dans la deuxième étape, des essais par contact sec effectués au moyen d'un tribomètre du type pion-disque nous révèlent une augmentation du coefficient de frottement avec le champ magnétique sur le tribocontact. L'analyse en diffraction des rayons X montre que les débris d'usures lors des essais avec champ magnétique comportent la présence d'oxyde de fer. La caractérisation en microscopie électronique à balayage et en profilométrie du matériau usé met en évidence l'état de la sub-surface avec modification de la structure des grains et une présence d'usure douce due aux essais avec champ magnétique. La mesure en photoélasticimétrie montre l'influence du champ magnétique sur les champs de contraintes. En faisant varier les paramètres cinématiques de l'essai sur notre modèle numérique, nous observons une augmentation des champs contraintes. Ces paramètres mécaniques, magnétiques et physico-chimiques sont complexes et l'étude contribue à comprendre ces problématiques liées au frottement sec
This thesis is about the study of the tribological behavior of a couple of ferromagnetic materials XC48 steel in mechanical and magnetic dry contact. It consists in identifying the generated effects of the presence or absence of a magnetic field at the static and sliding contact interface. The first step was to establish constraint equations which govern the linear, punctual and surface response of the solids under given loadings, by using models developed in the theory of elasticity. They were then simulated under Mathematica to obtain analytical results of stress fields in sub-surfaces. In the second phase, the dry contact tests carried out by means of a standard pin-on-disc tribometer reveal an increase in the coefficient of friction with the magnetic field on the tribological contact. The analysis by X-ray diffraction shows that the wear debris during the tests with magnetic field comprises the presence of iron oxide. The characterization by scanning electron microscopy and profilometry of worn material shows the state of the sub-surface with modification of the grain structure and presence of soft wear from testing with magnetic field. The photoelasticity measurements show the influence of the magnetic field on the stress fields. By varying the kinematic parameters of the test on our numerical model, we observe an increase in stress fields. These mechanical, magnetic and physicochemical parameters are complex and the study contributes to understanding these problems of dry friction

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Iordache, Viorel-Eugen. "Suivi de l'état de contraintes, appliquées et internes, des alliages ferromagnétiques doux par mesure de leurs propriétés magnétiques." Compiègne, 2003. http://www.theses.fr/2003COMP1452.

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Abstract:

L'ensemble de ce travail s'intègre dans le cadre d'une réflexion menée actuellement par plusieurs équipes de recherche sur le développement des techniques pertinentes de contrôle non destructif des matériaux ferromagnétiques doux par mesure de leur propriétés magnétiques. Nous nous sommes. ' principalement intéressés à un alliage ferromagnétique relativement bien connu, le Fe-3,Y70Si à grains non-orientés. L'étude du comportement mécanique en traction uniaxale a révélé l'existence de deux stades d'écrouissage et d'une forte composante cinématique. Cette composante est portée par une contrainte interne à longue distance de nature intergranulaire pour des faibles valeurs de la déformation plastique, puis intragranulaire quand des murs de dislocations apparaissent. Un dispositif permettant d'effectuer des mesures magnétiques in situ lors d'un essai de traction uniaxiale sur des matériaux de type tôles et feuillards magnétiques a été mis au point. Le Bruit Magnétique Barkhausen et des paramètres liés aux cycles d'hystérésis magnétique ont été déterminés sous contrainte dans le domaine élastique et plastique, ainsi qu'à l'état déchargé correspondant. L'effet d'une contrainte superposée à un état de déformation plastique a été aussi étudié. D'une part, les résultats ouvrent des perspectives quant au découplage des effets de l'ancrage des parois magnétiques sur les dislocations et de l' anisotropie magnétoélastique des contraintes internes. D'autre part, il en résulte qu'un choix approprié des paramètres magnétiques à mesurer permet une identification convenable des mécanismes de déformation: le stade de déformation purement élastique, la microplasticité, les deux stades d'écrouissage sont clairement mis en évidence. Les ,hypothèses proposées ont été validées par des caractérisations sur d'autres matériaux ferromagnétiques: un nickel polycristallin de haute pureté et un alliage FeCo-2% V
A strong coupling exists between mechanical and magnetic properties of ferromagnetic materials. The aim of this study is to lead to a better understanding of the physical mechanisms involved, with the practical aim of developing magnetic methods for nondestructive evaluation of the mechanical state. The experimental characterisations have been carried out mainly on a non-oriented Fe-(3wt. %)Si electrical steel. The mechanical behaviour under an uniaxial tensile test is characterised by the existence of two strain-hardening stages, related to the evolution of the dislocations feature. Furthermore, a strong kinematic hardening value, representative of the internal stresses state, is reached from the very beginning of the plastic deformation. An appropriate experimental device has been created and magnetic measurements have been performed under uniaxial tensile stresses approaching and exceeding the macroscopic elastic limit and in the corresponding unloaded states. Both Barkhausen noise and B-H hysteresis loops were measured. The different stages of the tensile deformation (perfectly elastic stage, microplastic yielding stage, the two strain-hardening stages) are clearly identified by the magnetic parameters. By using measurements on prestrained specimens under reloaded elastic stresses, an accurate identification of the effect of dislocations acting as pinning sites and of the magnetoelastic effect of long-range internal stresses has been proposed. Additional characterisations of a high-purity polycrystalline nickel and of a FeCo-(2wt. )V alloy have confirmed our hypothesis

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Zhang, Shaobin. "High frequency magnetic field-induced strain of ferromagnetic shape memory alloys." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLY011.

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Abstract:

Les alliages à mémoire de forme ferromagnétique (FSMAs) possèdent la capacité d’accommoder une large déformation réversible à haute fréquence à l’aide d'une réorientation de la martensite induite par un champ magnétique. Cependant, cette réorientation à haute fréquence induit un frottement au niveau des interfaces entre les variantes de martensite provoquant une dissipation et par suite une élévation significative de la température dans le matériau, ce qui pose des problèmes d'instabilité nuisant à la performance du comportement dynamique des FSMAs. En particulier, l'amplitude de la déformation induite par le champ magnétique est réduite de façon significative lorsque l’augmentation de la température est suffisante pour déclencher la transformation de phase martensite-austénite. Un tel effet thermique sur les réponses dynamiques de FSMA n'a pas encore été étudié dans la littérature où la plupart des expériences dynamiques existantes ont été réalisées sur une courte période de temps (quelques secondes) afin d’éviter la variation de la température.Le but de cette thèse est l’analyse et la modélisation de ce phénomène. Pour ce faire, des analyses expérimentales et théoriques multi-échelles des performances des FSMAs soumis à un champ magnétique de longue durée et à haute fréquence sont réalisées.Tout d’abord, des expériences systématiques d'actionnement magnétique de longue durée (> 100 secondes) sur une éprouvette en monocristal Ni-Mn-Ga sont effectuées à différents niveaux de la fréquence du champ magnétique, de la contrainte de compression initiale et du flux d'air ambiant (échange de chaleur) afin d’étudier leur influence sur la réponse des FSMAs. Par ailleurs, un modèle unidimensionnel de transfert de chaleur a été est développé permettant d’interpréter les nouveaux phénomènes liés aux effets thermiques mises en lumière expérimentalement. Ainsi, les conditions nécessaires à l’obtention d’une réponse dynamique stable ont été déduites. De plus, afin de comprendre la dépendance de la déformation nominale induite par le champ magnétique par rapport aux échanges thermiques à partir d'une analyse microscopique, la distribution/évolution de la déformation locale ainsi que la transformation/réorientation associée parmi les différentes phases/variantes au cours de l'actionnement à haute fréquence sous divers conditions d'échange de chaleur sont analysées via des observations in-situ à l’aide la corrélation d'images numériques (DIC). Un nouveau mécanisme est ainsi révélé : le mouvement des interphases induit par la variation de température (transformation de phase) et le mouvement des variantes de martensite induit par le champ magnétique (réorientation de martensite) peuvent être activés simultanément, sous l'actionnement magnéto-thermique-mécanique (i.e, le champ magnétique à haute fréquence, la force de ressort mécanique et le flux d'air ambiant) dans la mesure où le matériau peut auto-organiser les fractions volumiques des différentes phases/variantes afin de satisfaire toutes les conditions aux limites thermo-magnéto-mécaniques. En outre, la morphologie des bandes de déformations et des différentes phases/variantes auto-organisées est révélée et expliquée à l’échelle microscopique à l’aide des conditions de compatibilité géométrique
Ferromagnetic Shape Memory Alloys (FSMAs) have ability to provide large high-frequency reversible strain via magnetic field-induced martensite reorientation. But, the high-frequency frictional twin boundary motion of the martensite reorientation can induce a rapid accumulation of dissipation heat and cause a significant temperature rise in the material, which poses instability problems about the dynamic performance of FSMA. Particularly, the output strain amplitude would be reduced significantly when the temperature increases to be high enough to trigger the Martensite-Austenite phase transformation. However, such thermal effect on the dynamic responses of FSMA has not yet been investigated in literature where most existing dynamic experiments were performed only for a short-time period (a few seconds) to avoid the temperature variation. In this thesis, multi-scale experimental and theoretical analyses of the long-time performance of FSMA under high-frequency magnetic actuation are performed. Systematic experiments of the long-time magnetic actuation (> 100 seconds) on a Ni-Mn-Ga single crystal bar are conducted at various levels of magnetic field frequency, initial compressive stress and ambient airflow (ambient heat-exchange efficiency) to investigate their influences on the stable state of the high-frequency FSMA-actuator. A one-dimensional heat-transfer model is developed and the new experimental phenomena of the thermal effects are well understood. Based on the experimental results and theoretical analysis, critical conditions to achieve the large and stable output strain amplitude in the high-frequency actuation are derived. Moreover, to understand the heat-exchange dependence of the output nominal-strain from a microscopic view, the local strain distribution/evolution and the associated transformation/reorientation among the different phases/variants during the high-frequency actuation under various heat-exchange efficiencies are demonstrated via the in-situ Digital Image Correlation observations. A novel mechanism is revealed: the temperature-driven phase boundary motion (phase transformation) and the magnetic field-driven twin boundary motion (martensite reorientation) can be activated at the same time under the magneto-thermal-mechanical actuation (i.e., the high-frequency magnetic field, the mechanical spring force and the varying ambient airflow) as the material can self-organize its volume fractions of the different phases/variants to satisfy all the thermo-magneto-mechanical boundary conditions. Further, the self-organized morphology/pattern composed of various variants and phases during cyclic deformation (with the moving habit plane and twin boundaries) can be explained by microstructure compatibility analyses

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Hébert, Christian. "Films minces nanocomposites ZnxFe1-xO1+δ : phases wurtzite, sel gemme et spinelle." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066068/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur la croissance de films minces d’oxydes de zinc/fer (ZnxFe1-xO1+δ par ablation laser pulsée (PLD) et sur la possibilité de contrôler leurs propriétés structurales et physico-chimiques en variant les conditions d’élaboration : pression d’oxygène et température de croissance, proportions respectives de zinc/fer. Pour de fortes valeurs de x (x > 65%), les films sont monophasés de structure wurtzite type ZnO (films Fe:ZnO), avec une transparence optique dans la gamme UV-visible de 80% mais sans propriété ferromagnétique ; en fonction de leur teneur en fer (1-x), ils évoluent de très bons conducteurs électriques à quasi-isolants. Pour de faibles valeurs de x (x < 15%), les films sont également monophasés de structure spinelle type Fe3O4 (films Zn:Fe3O4). Ils présentent de très bonnes propriétés ferromagnétiques dès la température ambiante ainsi qu’une bonne conductivité électrique, les effets de localisation des porteurs de charge se manifestant en dessous de la température de Verwey. Le nombre de parois d’antiphase peut être diminué par une croissance en deux étapes, comme l’atteste les mesures de magnétorésistance. Aux taux intermédiaires de zinc (15% < x < 65%), les films sont nano-composites. Dans le cas d’une coexistence des phases Fe:ZnO et Zn:Fe3O4, la bonne conductivité de Zn:Fe3O4 jointe à la multiplicité des variantes épitaxiales et donc des interfaces fournit un matériau adapté à la thermoélectricité. Dans le cas d’une coexistence de la phase ferrromagnétique Zn:Fe3O4 avec la phase Zn:FeO antiferromagnétique de type sel gemme, un fort couplage d’échange ainsi qu’une anisotropie magnétique perpendiculaire élevée sont mis en évidence
This thesis deals with the growth of thin films of zinc/iron oxides (ZnxFe1-xO1+δ) by pulsed laser deposition (PLD) and the possibility of controlling their structural and physicochemical properties by varying the elaboration conditions: oxygen pressure and growth temperature, respective proportions of zinc/iron. For high values of x (x> 65%), the films are single-phase with a ZnO-type wurtzite structure (Fe:ZnO films), with 80% optical transparency in the UV-visible range but without ferromagnetic properties; depending on their iron (1-x) content, they evolve from very good electrical conductors to near-insulators. For small values of x (x <15%), the films are also single-phase with a Fe3O4-type spinel structure (Zn:Fe3O4 films). They exhibit very good ferromagnetic properties at ambient temperature as well as good electrical conductivity, the localization effects of charge carriers occurring below the Verwey temperature. The number of antiphase walls can be decreased by a two-step growth, as evidenced by magnetoresistance measurements. At intermediate zinc rates (15%

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Ziani, Smail. "Contribution à la modélisation de courts-circuits entre tôles magnétiques." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10192/document.

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Abstract:

La difficulté majeure de la modélisation numérique par éléments finis des empilements de tôles contenant des défauts d’isolement réside dans le facteur multi-échelle (stator, courts-circuits et vernis isolants). En effet, cet important facteur d’échelle reste un défi pour la raison principale que la finesse de représentation dépend du nombre d’éléments utilisés, ce qui implique des tailles mémoires et des temps de calculs excessifs rendant la réalisation d’un maillage adapté à l’échelle de chaque milieu irréalisable. Ainsi, l’objectif de ce travail a été de modéliser des empilements de tôles contenant des défauts de type courts-circuits entre tôles avec précision tout en ayant des temps de calcul acceptables. Cela, en homogénéisant des volumes ne nécessitant pas forcément une grande précision et en laissant telles quelles les zones où se trouvent des défauts avec une modélisation fine. La difficulté se situe au niveau du couplage entre les parties homogénéisées et les matériaux hétérogènes. L’approche de couplage développée nous permet d’obtenir directement le régime permanent et de prendre en compte la nature non-linéaire des tôles ferromagnétiques. L’approche de couplage a été validée à partir de résultats issus d’une modélisation classique en considérant des défauts sous différentes conditions. Une modélisation thermique a également été développée pour nous permettre d’estimer l’élévation de température d’un défaut. Les résultats de notre approche de couplage montrent une bonne concordance et démontrent la capacité de l’approche à modéliser un empilement de tôles contenant des défauts avec précision tout en réduisant les temps de calculs
The major difficulty to model lamination stacks with defects using finite element method is the multi-scale nature of lamination stacks. Indeed, this important scale factor stays a challenge, because of the fineness of the representation that depends on the number of elements used, which implies memory sizes and excessive computation times making the realization of a fine mesh adapted to the scale of each subdomain unworkable. Thus, the objective of this work was to model lamination stacks containing short-circuit with precision with an acceptable number of unknowns and computation times, by homogenizing volumes that do not necessarily require great precision and leaving subdomains containing defects with fine modeling. The difficulty of this approach is the coupling between the homogenized parts and the heterogeneous materials. The coupling approach allows us to directly obtain the steady state and takes into account the non-linear nature of the ferromagnetic laminations. The coupling approach has been validated by comparing its results to a classical approach without homogenization, especially considering defects under different conditions. Thermal modeling has also been developed to estimate the temperature rise of a defect. Comparing the results of our coupling approach with a conventional approach shows good agreement. These results demonstrate the ability of the proposed coupling approach to model a lamination stacks with defects accurately with computation time reduction

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Haspot, Victor. "Exploitation d’hétérostructures d’oxydes intégrant La₂⁄₃Sr₁⁄₃MnO₃ pour des applications spin-orbitroniques et magnoniques." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASP079.

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Abstract:

Les dispositifs spintroniques classiques utilisent l'interaction d'échange entre les spins des électrons de conduction et les moments magnétiques locaux dans les matériaux magnétiques pour créer des courants polarisés en spin, ou pour manipuler l’aimantation par transfert de spin à partir de courants polarisés en spin. Une nouvelle direction de la spintronique - appelée aussi spin-orbitronique - exploite le couplage spin-orbite dans les matériaux non magnétiques au lieu de l'interaction d'échange dans les matériaux magnétiques dans le but de générer, détecter ou exploiter des courants polarisés en spin. Une autre voie - la magnonique - explore quant à elle le potentiel des ondes de spin pour transporter et traiter des informations dans des nanostructures magnétiques. Pour une large gamme d'applications dans ces deux domaines, des matériaux avec des très faibles valeurs d'amortissement magnétique sont nécessaires. Dans cette thèse, nous avons d'abord exploré le potentiel du matériau demi-métallique La₂⁄₃Sr₁⁄₃MnO₃ (LSMO) pour obtenir de très faible valeur d’amortissement magnétique. Nous avons étudié notamment l'effet de la contrainte et de la température sur les processus de relaxations magnétiques des couches minces LSMO. Par la suite, les films LSMO ont été utilisés comme injecteurs de spin dans des hétérostructures d’oxydes dans une perspective spin-orbitronique. Aussi, nous avons étudié l'opportunité de contrôler l'interconversion spin-charge en ajoutant un matériau ferroélectrique, BiFeO₃ (BFO) en exploitant les effets d'interfaces. Enfin, nous avons exploré le potentiel des bicouches LSMO / BFO dans le but de réaliser des cristaux magnoniques reprogrammables
Classical spintronic devices use the exchange interaction between conduction electron spins and local spins in magnetic materials to create spin-polarized currents, or to manipulate nanomagnets by spin transfer from spin-polarized currents. A novel direction of spintronics –called spin-orbitronics - exploits the spin-orbit coupling in nonmagnetic materials instead of the exchange interaction in magnetic materials to generate, detect or exploit spin-polarized currents. Another one –magnonics- explores the potential of spin waves to carry and process information in magnetic nanostructures. For a broad range of applications in both fields, materials with ultralow magnetic damping values are required. In this thesis we first explored the potential of the half metallic material La₂⁄₃Sr₁⁄₃MnO₃ (LSMO) to obtain very low damping. We studied the effect of strain and temperature on the damping of LSMO thin films. Subsequently, LSMO films were used as spin-current injectors in spin-orbitronic heterostructures. In those we also studied the opportunity to control the spin-charge interconversion by adding a ferroelectric material, BiFeO₃ (BFO) by exploiting the interface effects. Finally, we explored the potential of LSMO/BFO bilayers for reprogrammable magnonic crystals

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Lopez, Alexandre. "Étude de la dynamique de paroi de domaine magnétique dans des matériaux à fort couplage spin orbite." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAY037/document.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous avons étudié la dynamique des parois de domaine sous courant dans des couches ferromagnétiques ultra-minces de type métal lourd/ métal ferromagnétique/ oxyde présentant un fort couplage spin-orbite. Dans ces systèmes, deux éléments liés au fort couplage spin-orbite et l'asymétrie structurelle d'inversion jouent un rôle clé sur la dynamique des parois : d'une part, l'amplitude des couples de spin-orbite (SOT) exercés sur la paroi lors de l'injection de courant; d'autre part, l'amplitude de l'interaction Dzyaloshinskii-Moriya qui stabilise la structure Néel interne de la paroi. L'objectif de ce travail a été de caractériser les couples agissant sur la paroi induits par le courant ainsi que l'amplitude de l'interaction DMI.Pour y parvenir, j'ai mis au point une nouvelle technique de mesure basée sur la mesure des déplacements nanométriques induits par le courant d'une paroi piégée dans un nanoplot découpé dans le matériau magnétique. Cette mesure quasi-statique permet de s'affranchir des difficultés liées à la modélisation de la dynamique des parois magnétique sous courant en présence de défauts.Par ailleurs, le dispositif a été conçu de façon à ce que le courant et le champ magnétique externe statique puissent être appliqués dans différentes directions orthogonales, ce qui permet séparer clairement les contributions des couples de transfert de spin (NA-STT) et de spin-orbite (DL-SOT).Les mesures ont permis de caractériser le couple exercé sur la paroi par le courant en fonction d'un champ magnétique planaire pour un empilement Pt/Co/AlOx et ceci pour quatre orientations champ/courant différentes. Les résultats permettent d'écarter l'hypothèse d'une structure de type Bloch bi-stable.Dans le cas où le courant est injecté au travers de la paroi, la comparaison des résultats avec le modèle aboutit à une valeur du couple NA-STT très faible. Nos mesures faites avec le champ magnétique planaire permettent de conclure à un champ SOT de 7,5+/-0,5 Oe pour 10 MA/m² en accord avec les résultats de couple publiés précédemment dans le cas d'une paroi de Néel. Si les deux configurations donnent de mesures de couple SOT similaire, elles ne permettent pas de conclure sur la valeur de DMI dans ce système. L'origine de ces valeurs contradictoires reste à expliquer
In this thesis, we studied the current induced domain walls (DWs) dynamics in ultra-thin ferromagnetic films of heavy metal/ ferromagnetic metal/ oxide type with a high spin-orbit coupling. In these systems, two ingredients linked to the high spin-orbit coupling and the structural inversion asymmetry play a key role on the DWs dynamics: the amplitude of the spin-orbit torques (SOT) acting on the domain when a current is injected; and the amplitude of the Dzyaloshinskii-Moriya interaction (DMi) which stabilizes the Néel structure of the DW. The purpose of this work was to characterize the current induced torques acting on the DW and the amplitude of the DMi.For that purpose, I developed a new measurement technique relying on the measurement of current induced nanometer size motion of a DW, trapped inside a nanodot patterned in the magnetic material. This quasi-static measurement enables to avoid the difficulties related to the modelling of the DW dynamics in the presence of defects.Besides that, the device has been designed to enable different perpendicular directions for the current and the external magnetic field, which enable a clear measurement of spin transfer (NA-STT) and spin-orbit (DL-SOT) torques contributions.The measurements allowed the characterization of the torque exerted by the current on the DW with respect to a planar magnetic field for a Pt/Co/AlOx stack in 4 different couples of field/current directions. The results allow to exclude the hypothesis of a Bloch structure for the DW.In the case where the current is injected through the DW, the comparison between the results and the model leads to a very weak value for the NA-STT. Our measurements made with the planar magnetic field leads to a value of 7,5+/-0,5 Oe per 10 MA/m² for the DL-SOT, which is in agreement with previously published results in the case of a Néel DW. If both configurations lead to similar measurements for the SOT, they don't permit to conclude on the exact value of the DMi in this system. The origin of these contradictories values is still to be understood

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IORDACHE, Viorel-Eugen. "Suivi de l'état de contraintes, appliquées et internes, des alliages ferromagnétiques doux par mesure de leur propriétés magnétiques." Phd thesis, Université de Technologie de Compiègne, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010845.

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Abstract:

L'ensemble de ce travail s'intègre dans le cadre d'une réflexion menée actuellement par plusieurs équipes de recherche sur le développement des techniques pertinentes de contrôle non destructif des matériaux ferromagnétiques doux par mesure de leur propriétés magnétiques. Nous nous sommes principalement intéressés à un alliage ferromagnétique relativement bien connu, le Fe-3,2%Si à grains non-orientés. L'étude du comportement mécanique en traction uniaxale a révélé l'existence de deux stades d'écrouissage et d'une forte composante cinématique. Cette composante est portée par une contrainte interne à longue distance de nature intergranulaire pour des faibles valeurs de la déformation plastique, intragranulaire quand des murs de dislocations apparaissent. Un dispositif permettant d'effectuer des mesures magnétiques in situ lors d'un essai de traction uniaxiale sur des matériaux de type tôles et feuillards magnétiques a été mis au point. Le Bruit Magnétique Barkhausen et des paramètres liés aux cycles d'hystérésis magnétique ont été déterminés sous contrainte dans le domaine élastique et plastique, ainsi qu'à l'état déchargé correspondant. L'effet d'une contrainte superposée à un état de déformation plastique a été aussi étudié. D'une part, les résultats ouvrent des perspectives quant au découplage des effets de l'ancrage des parois magnétiques sur les dislocations et de l'anisotropie magnétoélastique des contraintes internes. D'autre part, il en résulte qu'un choix approprié des paramètres magnétiques à mesurer permet une identification convenable des mécanismes de déformation : le stade de déformation purement élastique, la microplasticité, les deux stades d'écrouissage sont clairement mis en évidence. Les hypothèses proposées ont été validées par des caractérisations sur d'autres matériaux ferromagnétiques : un nickel polycristallin de haute pureté et un alliage FeCo-2%V.

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Bonneau-Brault, Aurélien. "Multicouches magnétiques à fréquences de résonance ajustable pour applications hyperfréquences." Thesis, Tours, 2013. http://www.theses.fr/2013TOUR4034/document.

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Abstract:

Cette thèse avait pour objectif d'augmenter la fréquence de travail d'un multicouche magnéto-diélectrique pour des applications des Nouvelles Technologies de l'Information et de la Communication (NTIC). Ainsi, deux types de structures ont été étudiés : des multicouches (CoO=CoFeB)n et des tricouches Py/Ru/Py. Dans les empilements (CoO=CoFeB)n, la montée en fréquence est assurée par une anisotropie de surface du CoFeB induite par une rugosité orientée à la surface de la couche CoO. Cette rugosité est générée par la géométrie de dépôt. La fréquence de résonance de ce système est ajustable sur toute la gamme de fréquence des NTIC par le choix des épaisseurs de CoO et de CoFeB. Ces propriétés magnétiques sont modélisées en ajoutant à l'anisotropie intrinsèque du CoFeB un terme démagnétisant. Celui-ci est calculé à partir des observations de la surface de la couche CoO par microscopie à force atomique. Les propriétés magnétiques obtenues sur le bicouche sont maintenues dans le cas d'un multicouche, montrant que la rugosité est peu affectée par l'empilement. Dans les tricouches Py/Ru/Py, le terme s'ajoutant à l'anisotropie intrinsèque du Py est induit par le couplage des deux couches de Py via les électrons de conduction de la couche de Ru (couplage RKKY). Selon les échantillons, le terme de couplage antiferromagnétique ou quadratique est prépondérant. La modélisation du comportement statique permet de quantifier ces termes de couplage. La modélisation du comportement dynamique prédit les deux fréquences de résonance caractéristiques observées expérimentalement
The aim of this thesis was to increase the working frequency of a magneto-dielectric multilayer for ICT applications. Two structures were studied : (CoO=CoFeB)n multilayers and Py/Ru/Py trilayer. In (CoO=CoFeB)n stacks, the CoFeB resonance frequency is increased thanks to a surface anisotropy induced by the CoO oriented roughness. This roughness is generated by the deposition geometry. The resonance frequency of this system is adjustable over the entire ICT frequency range by choosing the CoO and CoFeB thicknesses. These magnetic properties are simulated by adding a demagnetizing term to the CoFeB intrinsic volume anisotropy. This term is calculated from AFM observations of CoO surface. The magnetic properties of the bilayer are not degraded in multilayers because the roughness is poorly affected by the stacking. In trilayer Py/Ru/Py, the term added to the Py intrinsic anisotropy is induced by the coupling of the two Py layers via the conduction electrons of Ru (RKKY coupling). Depending on the samples, the quadratic or antiferromagnetic coupling term is dominant. The hysteresis loop fitting leads to the coupling terms values. The dynamic properties calculus predicts the two resonance frequencies experimentally observed

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Chin, Kyo-Joon. "Etude du comportement thermomécanique et caractérisation d'un couple de matériaux ferromagnétiques acier / acier dans un contact électrique glissant soumis à un champ magnétique." Poitiers, 2003. http://www.theses.fr/2003POIT2259.

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Abstract:

Ce mémoire s'inscrit dans l'étude du comportement thermomécanique et caractérisation d'un couple de matériaux ferromagnétiques dans un contact glissant soumis à un champ magnétique alternatif H et traversé par un courant électrique continu I. Les essais ont été réalisés sur un tribomètre pion-disque (acier XC48 / acier XC48) en frottement sec en fonction de l'intensité H et I sous différentes charges normales. La présence du champ magnétique autour du tribocontact conduit à une stabilisation du frottement et une diminution importante du taux d'usure. Les modifications tribologiques résultent de la modification de la nature du contact par le champ magnétique. Nous avons analysé l'influence de quatre paramètres principaux : l'oxydation des surfaces de contact par H et I, le rôle du troisième corps à l'interface, les modifications des surfaces et sub-surfaces des matériaux et la distribution des contraintes de contact. L'oxydation des surfaces due à la présence du champ magnétique est le paramètre déterminant dans ces résultats. Il y a de nombreux facteurs à prendre en considération dans la compréhension de ce phénomène : l'activation de la réactivité physicochimique des surfaces de contact d'acier ferromagnétique magnétisé, l'augmentation de la température du métal par les courants de Foucault, etc. Le film d'oxyde et les fines particules d'usure ainsi créés réduisent la force de cisaillement à l'interface, en facilitant le glissement. Ils jouent un rôle protecteur dans le contact glissant à sec et changent du régime d'usure sévère au régime doux. La caractérisation du matériau usé met en évidence le durcissement de la surface de contact et la modification de la texture cristalline du matériau sous l'effet du champ magnétique et la fragilisation surfacique provoquant une fissuration en sub-surface. La modélisation numérique du champ des contraintes montre une forte concentration de contrainte de traction en aval de la zone de contact dans la direction de glissement, ce qui correspond à la fissuration et à la rupture du film d'oxyde
This thesis concerns the study of thermo-mechanical behavior and characterization of a ferromagnetic material couple in sliding contact subjected to a magnetic field H (A. C. ) and crossed by a electrical current I (D. C. ). The tests were carried out on a pin-on-disc (XC48 Steel / XC48 steel) tribometer in dry friction condition, according to H and I intensity under various normal loads. The presence of the magnetic field around the tribocontact leads to a stabilization of friction and a significant reduction of the wear rate. The tribological modifications result from the modification of the contact nature by the magnetic field. We analyzed the influence of four principal parameters: oxidation of contact surfaces by H and I, role of the third body in interface, surface and subsurface modifications of materials and distribution of the contact stress. Oxidation of surfaces due to the presence of magnetic field is the decisive parameter in these results. There are many factors to take into account in the comprehension of this phenomenon : activation of the physico-chemical reactivity on contact surfaces of the magnetized ferromagnetic steel, temperature increase of the metal by Eddy currents, etc. The oxide film and the fine wear particles created in this way reduce the shearing force in the contact, facilitating the sliding. They play a protective role in the dry contact and change the wear from severe mode to mild mode. The characterization of worn material highlights the contact surface hardening and the crystalline texture modification of the material under the effect of magnetic field and the surface embrittlement causing a cracking in subsurface. The numerical modeling of the stress field shows a tensile stress concentration in the rear of contact zone in sliding direction, which corresponds to the cracking and the rupture of the oxide film observed

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Pigeau, Benjamin. "Magnetic vortex dynamics nanostructures." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00779597.

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Abstract:

This thesis is aimed at studying experimentally the magnetisationdynamics of discs in the sub-micron range made of low dampingferromagnetic materials. For this purpose, an extremely sensitivetechnique has been used: the ferromagnetic resonance force microscopy. A firstpart is devoted to the measurement of the eigenmodes of NiMnSb discstaken in their remanent state: a vortex. The influence of aperpendicular magnetic field on the spin wave modes in the vortex state willbe detailled. Then, the coupling mechanism between the vortex core andthese spin wave, eventually leading to its dynamical reversal, ishighlighted. A theoretical framework of the vortex state is presented,allowing to model the experimental observations. In a second part,the problem of the collective magnetisation dynamics in several FeVdiscs is addressed. Measurements of the collective modes coupled bythe dynamical dipolar interaction are presented, associated with atheoretical modelisation which explain quantitatively the experimentalresults.

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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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Abstract:

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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Han, Liuyang. "Croissance et caractérisations complètes de structures ferroics artificielles à base de matériaux ferroélectrique et anti ferroélectrique : comparaison des performances en termes de coefficient de couplage magnétoélectrique et de l'accordabilité de la perméabilité." Thesis, Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France, 2019. http://www.theses.fr/2019UPHF0006.

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Abstract:

Le couplage magnéto-électrique (ME) a été largement étudié, tant du point de vue fondamental que du point de vue expérimental. Ce phénomène se manifeste dans certains matériaux multiferroïques où coexistent à la fois une polarisation électrique et une aimantation spontanée que rend possible le contrôle de la polarisation électrique à partir d’un champ magnétique extérieur (couplage ME direct ou DME); le contrôle de l’aimantation de la structure à partir d’un champ électrique (couplage ME inverse ou CME). Le travail présenté dans ce mémoire concerne essentiellement les multiferroïques artificiels. Ces structures sont obtenues, le plus souvent, grâce à l’association d’un matériau ferroélectriques (FE) et un matériau ferromagnétique (FM). La déformation du matériau FE contraint le matériau FM à se déformer ce qui engendre une modification de son aimantation ; un coefficient CME est alors observé. Cette déformation peut également être obtenue en utilisant un matériau anti-ferroélectrique (AFE). Cependant, très peu de travaux ont été publiés sur le sujet. Ce constat nous a conduit à envisager l’étude de l'effet du couplage CME dans les composites multiferroïques à base d’AFE. Une part du travail décrit dans cette thèse consiste ainsi à comparer les performances obtenues dans les hétérostructures FM/FE et les hétérostructures FM/AFE. Les substrats AFE et FE utilisés dans ces hétérostructures sont respectivement les (Pb, La)(Zr, Sn, Ti)O₃ (PLZST) et les Pb(Mg, Nb)O₃-Pb(Zr, Ti)O₃ (PMN-PZT) céramiques. Les matériaux magnétiques utilisés sont quant à eux déposés par pulvérisation cathodique sur les substrats précités. Il s’agit de l’alliage NiMnGa (NMG), de la ferrite Y₃Fe₅O₁₂ (YIG) et du [(TbCo₂)/(FeCo)]₂₀ (TCFC). En premier lieu, une étude de la manipulation de l’aimantation dans l’hétérostructure NMG/PLZST/NMG a été réalisée. Au voisinage de la transition AFEFE du PLZT un changement abrupt de l’aimantation du film de NMG a été observé. Dans le cas présent, elle atteint un maximum d’environ 15% lorsque le champ magnétique est absent (0 Oe). Nous nous sommes ensuite consacrés à l’étude comparative des hétérostructures FM/AFE et FM/FE. Premièrement, le matériau ferromagnétique est le grenat de fer et d'yttrium (YIG). Des couches minces de YIG ont ainsi été déposé es sur des substrats céramiques Pt/PLZST/Pt et Pt/PMN-PZT/Pt. Dans cette partie, nous nous sommes principalement focalisés sur l’aimantation en fonction du champ électrique appliqué, le coefficient CME (αCME), et la susceptibilité magnétique relative (∆χ/χ0). Dans le cas de l’hétérostructure YIG/Pt/PLZST/Pt (FM/AFE), le coefficient CME maximum (αCME =11.6 × 10⁻⁸ s/m) est obtenu pour un champ magnétique nul alors que la valeur maximale de la susceptibilité magnétique relative (∆χ/χ0 =33%) est observée pour un champ magnétique de 10 Oe. Concernant l’hétérostructure YIG/Pt/PMN-PZT/Pt (FM/FE), les résultats obtenus sont les suivants : αCME =18.15 × 10⁻⁸ s/m sous un champ magnétique de 25 Oe, ∆χ/χ0 =65% sous un champ de 20 Oe. Les propriétés ferromagnétiques du matériau TCFC fond de lui un candidat de choix pour les applications mémoires où de fortes variations de l’aimantation sont attendues. Dans le but de poursuivre notre progression dans l’analyse du couplage CME, les structures réalisées sont les suivantes : TCFC/PLZST/Au et TCFC/PMN-PZT/Au. Il est à noter que lorsque l’aimantation du TCFC est mesurée selon l‘axe difficile, nous constatons une inversion de la courbes M-E : les minimas deviennent des maximas et inversement. Le coefficient CME peut atteindre une valeur significative de 136.6 ×10⁻⁸ s/m sous 300 Oe. La dernière partie de ce travail est une tentative d’intégration de ces composants ME en technologie silicium. Deux hétérostructures (YIG/PZT et YIG/PZ) ont été synthétisés
The magnetoelectric (ME) coupling effect, a coexistence of electrical polarization and magnetization in multiferroic materials, has been widely investigated, both from a fundamental science perspective and an application point of view. Many researchers have devoted their efforts to realize electric field (E) control of magnetism, instead of a magnetic field (H), i.e., converse magnetoelectric (CME) coupling effect. The CME effect can be realized in ferromagnetic (FM)/ferroelectric (FE) composites with an elastic strain mediation, which enables the development of novel multiferroic devices such as information storage, microwave tuning, and multi-function electronic devices. FE materials have been intensively used in multiferroic composites to obtain a significant CME coupling effect. The FM/FE composites have achieved significant advancements because of the considerable E-induced strain in FE phases. The antiferroelectric (AFE) materials also undergo large deformation under the application of E, and large E-induced strain is generated. However, very few works have reported the CME coupling effect in AFE-based multiferroic composites. In our work, a series of ME heterostructures were investigated for the fundamental understanding of AFE-based multiferroic heterostructures and the differences in the performances of AFE- and FE-based multiferroic heterostructures. The AFE ceramic and FE ceramic, (Pb, La)(Zr, Sn, Ti)O₃ (PLZST) and Pb(Mg, Nb)O₃-Pb(Zr, Ti)O₃ (PMN-PZT), were prepared as substrates to deposit FM films. Then the NiMnGa (NMG) alloys, the ferrite Y₃Fe₅O₁₂ (YIG) film, and uniaxial [(TbCo₂)/(FeCo)]₂₀ (TCFC) films were used to couple with AFE and FE materials. The work first included a study of the strain-mediated CME coupling manipulation in NMG/PLZST/NMG heterostructure. The NMG/AFE heterostructures have been reported several times, but the E control of magnetization has never been reached. Here, the CME coupling effect in AFE-based heterostructure has been first revealed. The magnetization of NMG film changes rapidly at the switching fields of PLZST. At 0 Oe, the magnetization change of NMG film reaches the maximum (15%). Secondly, the ferrite YIG films deposited on PLZST and PMN-PZT ceramic substrates were studied. The CME coupling effect in YIG/PLZST and YIG/PMN-PZT was carried out, and the differences of CME performance in AFE- and FE-based ME heterostructure were revealed. The considerable E-induced strain in AFE substrate leads to maximum in-plane CME coefficient (αCME =11.6 × 10⁻⁸ s/m) at 0 Oe and a maximum of in-plane relative magnetic susceptibility change (∆χ/χ0 =33%) with a low magnetic field of 10 Oe in YIG/Pt/PLZST/Pt heterostructure. The maximum of in-plane αCME (18.15 × 10⁻⁸ s/m) is observed when H = 25 Oe. The part of work demonstrated the electric-field induced strain plays a crucial role in the CME coupling effect. The different strain evolutions of substrates favors the difference in the CME coupling effect of YIG/AFE and YIG/FE. Thirdly, we investigated the CME coupling effect of uniaxial TCFC films on PLZST and PMN-PZT substrates along different axes. A significant manipulation by E can be realized along the hard axis of TCFC film, and a reverse transition of M-E curves occurs. In TCFC/PLZST, the maximum of αCME is at 500 Oe with a value of 12.7×10⁻⁸ s/m. In TCFC/PMN-PZT, the maximum of αCME reaches 136.6 ×10⁻⁸ s/m with a bias H = 300 Oe. Along the easy axis and out-of-plane direction, the CME coupling effect has also been discussed. Finally, the YIG/AFE and YIG/FE heterostructures have been prepared in the full thin-film form to explore the CME coupling effect. The results indicate that a FM phase with a strong magnetic response along OOP direction is needed for Magnetic Force Measurement (MFM) to evaluate the ME performance of these structures

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Garello, Kevin. "Matériaux magnéto-diélectriques en couches minces à forte perméabilité et à forte permittivité pour les applications microondes." Limoges, 2009. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/40362767-dd75-4724-8290-dda5087628e2/blobholder:0/2009LIMO4054.pdf.

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Le travail a porté sur l'élaboration d'hétérostructures magnéto-diélectriques polycristallines en couches minces pour les applications radiofréquences. Le résultat marquant est l'obtention d'une compatibilité en température de procédé de la phase pérovskite du SrTiO3 des électrodes magnétiques du type FeCo/NiMn. Un tel matériau associe artificiellement une très forte permittivité (εr=100) et une très forte perméabilité( µr=200) qui permet de comprimer la longueur d'onde d'un signal radioélectrique, avec ici un caractère faiblement dissipatif jusqu'à 10 GHz environ. Ceci constitue une première et a fait l'objet de plusieurs dépôts de brevets. Différentes versions de ce matériau ont été testées en guides coplanaires et avec des antennes et le potentiel de miniaturisation est discuté par applications
This work concerns the elaboration of a polycrystalline magneto-dielectric heterostructure thin film for radiofrequencies applications. The major result is the achievement of a temperature process compatibility between the SrTiO3 perovskite phase and FeCo/NiMn magnetic electrodes type. Such a material associate artificially a very high permittivity (εr=100) and a very high permeability ( µr=200) that allows to compress the wavelength of a radiofrequency signal, with there a low dispersive character up to about 10 GHz. This constitutes a world first that has been the object of several patents. Different versions of this material have been tested with coplanar waveguides and antennas, and the potential of miniaturization is discussed by applications

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Tatat, Matthieu. "Influence de films fonctionnels sur les propriétés élastiques des substrats associés : application au système Ni/NiO." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00785259.

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Abstract:

L'objet de ce travail est d'étudier l'influence des revêtements natifs (oxydes) sur les propriétés élastiques du substrat associé. L'étude a été effectuée sur du nickel pur polycristallin, matériau modèle pour l'oxydation. Les couches d'oxyde de nickel ont été élaborées à des températures et des durées différentes. Elles sont toutes caractérisées par une microstructure duplex comprenant une couche interne à grains équiaxes et une couche externe à grains colonnaires. Les propriétés élastiques du revêtement ont été caractérisées à température ambiante par indentation instrumentée. Si un effet de microstructure locale de la couche d'oxyde est détecté sur la réponse élastique, il reste toutefois assez ténu. Les propriétés élastiques macroscopiques des systèmes Ni/NiO ont été examinées en fonction de la température à l'aide de la méthode dynamique résonante. L'évolution des modules d'élasticité en température du substrat de nickel est caractérisée par un comportement très atypique. La présence de couches d'oxyde, pourtant en très faible proportion volumique, modifie considérablement ce comportement. De plus, selon les conditions d'oxydation et la configuration des couches, l'effet est plus ou moins marqué. Le comportement élastique atypique du nickel en température est associé à un couplage de type multi-physique, lié à son caractère ferromagnétique. Dans ce cadre, nous avons suggéré que les contraintes internes, engendrées dans le substrat nickel par l'oxydation à haute température, limitent l'effet magnéto-élastique et tendent à induire un comportement classique purement élastique.

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Lamirand, Anne. "Croissance épitaxiale, structure atomique et couplage d'échange de bicouches ultra-minces d'oxydes sur métaux." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENY032/document.

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Ce travail de thèse porte sur la détermination de la structure atomique, électronique et magnétique de couches ultraminces ferromagnétique et antiferromagnétique pour une meilleure compréhension du mécanisme de couplage d'échange qui peut avoir lieu à leur interface. Le couplage d'échange, effet de l'interaction entre les deux matériaux, se manifeste par un décalage du cycle d'hystérésis et une augmentation de la coercivité en-dessous de la température de blocage. Nous avons porté notre attention sur les systèmes de CoO/FePt sur Pt(001), CoO/Fe et CoO/Fe3O4 sur Ag(001) et combiné des techniques expérimentales principalement utilisant le rayonnement synchrotron pour les caractériser. Dans un premier temps, nous avons optimisé l'élaboration de ces systèmes dans un environnement d'ultra-haut vide (UHV) par la recherche de surfaces adaptées, le contrôle fin des conditions de croissance et le suivi de la structure par diffraction de surface des rayons X in situ. Leur structure cristalline a ensuite été caractérisée avec précision. Dans un deuxième temps, nous avons étudié leurs structure et propriétés magnétiques ex situ via le dichroïsme magnétique circulaire et linéaire des rayons X et l'effet Kerr magnéto-optique. La relation entre le couplage d'échange et la structure de l'interface est discutée tout au long de ce manuscrit
This thesis deals with the determination of atomic, electronic and magnetic structure of ferromagnetic and antiferromagnetic ultrathin layers to better understand the mechanism of the exchange coupling which could takes place at their interface. Exchange coupling, expression of the interaction between the two materials, manifests itself by a shift of hysteresis loop and an increase in coercivity below the blocking temperature. We have paid attention to the systems of CoO/FePt on Pt(001), CoO/Fe and CoO/Fe3O4 on Ag(001). We combined experimental techniques mainly using synchrotron light to characterize them. As a first step, we optimized in a ultra-high vacuum (UHV) environment the elaboration of the systems looking for an appropriate surface, the high control of growth conditions and the supervision of the structure by in situ X-ray surface diffraction. The crystalline structure was precisely then detailed. As a second step, we studied the magnetic structure and properties ex situ by X-ray magnetic circular and linear dichroïsm and magneto-optic Kerr effect. The relation between exchange coupling and interface structure is discussed all along the manuscript

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Bui, Anh Tuan. "Caractérisation et modélisation du comportement des matériaux magnétiques doux sous contrainte thermique." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00857546.

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Depuis longtemps, les dispositifs ou systèmes électromagnétiques sont omniprésents dans les milieux industriel et domestique. Le circuit magnétique de ces systèmes est un des éléments clefs d'une conversion énergétique efficace. Outre l'optimisation de la géométrie du circuit magnétique, la maîtrise de l'efficacité énergétique passe par l'utilisation de matériaux magnétiques performants et par une connaissance approfondie de leur comportement, notamment sous contraintes élevées comme les températures et fréquences élevées que l'on rencontre de plus en plus aujourd'hui. Notre travail s'intègre dans le cadre des recherches menées par l'équipe matériaux du laboratoire AMPERE, notamment sur les modèles comportementaux de matériaux magnétiques. Partant de nombreuses caractérisations expérimentales en fonction de la température, nous avons développé un modèle " dynamique " adapté à différents types de matériaux ferromagnétiques, et permettant de simuler rapidement l'influence de la température sur le fonctionnement permanent et transitoire de systèmes électromagnétiques simples. Il s'appuie sur l'association des modèles d'hystérésis de Jiles-Atherton et dit " tubes de flux ". Ce modèle, et la démarche associée de couplage entre phénomènes magnétique, thermique et électrique, sont validés sur un capteur de courant et une inductance. Les résultats confirment l'importance de l'effet de la température sur les performances des systèmes, et la pertinence de disposer d'un tel modèle pour optimiser ces systèmes

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Borlenghi, Simone. "Electronic transport and magnetization dynamics in magnetic systems." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00590363.

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L'objectif de ce travail de thèse est de comprendre l'influence mutuelle entre le transport électronique et la dynamique de l'aimantation dans des nanostructures hybrides magnétiques métalliques. Dans une première partie on a développé un modèle théorique, basé sur la théorie des matrices aléatories, pour décrire au niveau microscopique le transport dépendent du spin dans une nanostructure hétérogène. Ce modèle, appélé CRMT (pour Continuous Random Matrix Theory) a ensuite été traduit dans un code de simulation qui permet de calculer les proprietés locales (couple de transfert de spin, accumulation de spin et courant de spin) et macroscopiques (résistance) du transport dans des conducteurs ohmiques. Le modèle a été validé en le comparant avec une théorie du transport quantique basée sur le calcul des fonctions de Green hors équilibre. Le couplage des ce deux modèles a permis d'effectuer une description multiéchelle du transport dans des nanostructures métalliques hybrides, où les parties ohmiques sont décrites par CRMT et les parties purement quantiques par le formalisme des fonctions de Green. CRMT a ensuite été incorporé dans un code de simulation micromagnétique, pour décrire de façon réaliste la texture spatiale de la dynamique de l'aimantation induite par le transfert de spin. L'originalité de cette approche réside dans la modélisation des mesures spectroscopiques utilisant une détection mécanique de la résonance ferromagnétique, conduites sur des oscillateurs à transport de spin. Ce travail a permis d'obtenir le diagramme de phase dynamique de l'aimantation, ainsi que les règles de sélection des ondes de spin et la compétition entre les modes propres du systeme lors du passage d'un courant continu à travers la multicouche, en accord partiel avec les données experimentales

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Riahi, Hanna. "Propriétés du réseau kagomé artificiel : micromagnétisme, chiralités et cristaux de charges émergents." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0270/document.

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Abstract:

Cette thèse traite des propriétés des glaces de spins artificielles de type kagomé. Il s'agit de réseaux de nano-aimants magnétiques que nous avons fabriqués par dépôt d'un film mince, lithographie électronique et gravure ionique. Les éléments de la maille appelés brins possèdent des tailles typiques que 500 nm de long, 100 nm de large et 10nm d'épaisseur. L'intérêt de ces brins mésoscopiques repose sur la possibilité d'en déterminer la configuration magnétique par imagerie. Les caractérisations réalisées après désaimantation nous ont permis de mettre en évidence l'impact des différents types de désaimantation et de faire apparaître pour la première fois un polycristal de charges. Pour approfondir notre compréhension de ce système, nous avons aussi réalisé une étude numérique. Nous avons montré que les brins ne se comportent pas comme des spins d'Ising. En effet, la configuration d'aimantation d'un brin peut s'apparenter à une configuration homogène avec un domaine de fermeture aux deux extrémités. Nous avons étudié l'impact de ces configurations de bout de brins dans le renversement de l'aimantation des réseaux. Nous montrons également expérimentalement que le renversement peut être très anisotrope. L'origine de cette anisotropie a été étudiée. Enfin, nous montrons numériquement que lorsqu'une configuration interdite est stabilisée, les domaines de fermeture ferment le flux laissant apparaître deux chiralités qui possèdent des champs de disparition différents lorsque le champ est appliqué hors axe de la nanostructure. D'un point de vue expérimental, nous avons tenté de mettre en évidence l'existence de cette chiralité des monopoles
The subject of this thesis is the study of artificial kagome spin ices which are frustrated networks of nanomagnets. These arrays are made using thin film deposition, electron beam lithography and ion beam etching. The typical sizes of each nanomagnet are a length of 500nm, a width of 100nm and a thickness of 10nm with a separation between nanomagnets of 50nm. The interest of these frustrated networks relies on the possibility to measure the magnetic configurations by imagery and extract the macrospin configurations. In this work we have especially compared different demagnetization procedures (field and thermal) that allowed us to highlight their impact on the configurations and we have shown for the first time an emergent polycristal of charges. To have a better understanding of our system, we have also conducted a numerical study using finite difference methods. We have shown that nanomagnets do not behave like Ising spin. Indeed, the magnetic configuration is shown to be homogeneous with domains at extremities. In the array, the domains close the flux at a vertex and the effects of those domains on the magnetization reversal of our networks have been studied. We have also shown experimentally that the reversal can be anisotropic. The origin of this anisotropy has been studied. Finally, we have numerically shown that, when a forbidden configuration is stabilized, the closure of the flux at the vertex leads to chiralities of the forbidden state. These chiralities possess different annihilation fields when the fields are applied out of the nanostructure axis. From an experimental point of view, we tried to show the existence of this monopole chirality using adapted field histories

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Petit, Sébastien. "Influence du couple de transfert de spin sur les fluctuations magnétiques thermiquement activées dans les jonctions tunnel magnétiques." Phd thesis, Grenoble 1, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00293055.

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La réduction croissante des tailles des dispositifs de l'électronique de spin s'accompagne d'une diminution du rapport signal sur bruit, notamment du fait de l'augmentation des fluctuations magnétiques à l'approche de la limite super paramagnétique. Simultanément la réduction des dimensions de ces dispositifs a entraîné l'apparition d'un nouveau phénomène : le transfert de spin, qui se traduit par un couple exercé par un courant polarisé en spin sur l'aimantation d'une couche ferromagnétique. Pour une densité de courant supérieure à une valeur seuil appelée courant critique, l'aimantation de la couche ferromagnétique peut être renversée ou être mise en précession. De nombreuses études ont été réalisées sur ces deux effets que ce soit d'un point de vue fondamental ou appliqué. Mais peu ont été effectuées pour des courants inférieurs au courant critique, c'est-à-dire dans un régime où le transfert de spin doit exister sans présenter d'effets macroscopiques sur la dynamique de l'aimantation.

Dans ce contexte, nous avons montré que le couple de transfert de spin agit fortement sur les fluctuations de l'aimantation à la résonance ferromagnétique dans les jonctions tunnel magnétiques, même pour des courants bien inférieurs au seuil critique. Pour ce faire, nous avons mis en place un banc de mesure de bruit large bande : DC − 26 GHz dont le seuil de détection est inférieur à 0, 5 nV/pHz. De plus, grâce à un modèle développé à partir du théorème de fluctuation-dissipation, nous avons pu expliquer les modifications du spectre des fluctuations magnétiques induites par le courant. Nous avons ainsi pu mettre en évidence l'existence de deux termes de couple de transfert de spin.

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Viennot, Jeremie. "Charge and spin dynamics in a hybrid circuit quantum electrodynamics architecture." Phd thesis, Ecole Normale Supérieure de Paris - ENS Paris, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01062841.

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Cette thèse étudie expérimentalement le mécanisme de couplage entre les degrés de liberté de charge et de spin dans des doubles boîtes quantiques et des cavités supraconductrices de grande finesse. Nous utilisons des nanotubes de carbone comme conducteurs cohérents pour nos boîtes quantiques. Nous avons conçu une expérience et développé de nouvelles méthodes de fabrication afin de pouvoir contrôler ces dispositifs. Avec ces méthodes, nous examinons le couplage résonant entre les transitions électroniques de charge dans les boîtes quantiques et la cavité micro-onde. Nous poussons le système hors équilibre pour caractériser sa dynamique et extraire ses paramètres intrinsèques. Nous étudions la possibilité d'un couplage de photons uniques avec un spin électronique individuel, en utilisant des champs effectifs non colinéaires induits par des interfaces ferromagnétiques comme ingrédient clef pour construire ce couplage. Les résultats préliminaires dans cette architecture en circuit sont prometteurs pour de futures expériences d'électrodynamique quantique en cavité avec des spins uniques.

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Ghibaudo, Olivier. "Caractéristiques magnétiques de matériaux doux sous l'action de contraintes mécaniques cycliques." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAT084/document.

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Abstract:

La thèse porte sur la caractérisation et la modélisation d'un échantillon ferromagnétique doux de Fer-Cobalt sous stimulation mécanique vibratoire. Le banc de caractérisation permet de maîtriser l'amplitude et la fréquence de la sollicitation mécanique au travers d’actionneurs piézoélectriques. Le cycle d'hystérésis magnétique ainsi que l'amplitude des déformations mécaniques sont mesurés simultanément lorsque l'échantillon torique est sollicité en flexion longitudinale. Les résultats expérimentaux montrent une réduction importante de l'hystérésis magnétique statique. Les réductions de coercivité sont corrélées linéairement à l'amplitude des contraintes élastiques exercées sur le tore quelle que soit la fréquence mécanique des vibrations. Ces réductions, observées en présence d'une contrainte externe cyclique, sont associées à des décrochements de parois de Bloch lorsque celles-ci sont piégées par des défauts de contraintes internes. Pour interpréter ces résultats, une modélisation de l'interaction paroi - défaut est proposée à l'aide d'une approche énergétique. Les profils d'interaction énergétique entre paroi et défaut permettent alors d'exprimer la coercivité attribuée aux défauts de contrainte interne en présence d'une contrainte externe d'amplitude et/ou de direction variable(s). Le modèle met en évidence la nécessité d'explorer un grand nombre d'états mécaniques pour chaque valeur de champ magnétique. Les portées applicatives de ces travaux sont proposées à l'issue d'un bilan énergétique effectué sur le système d'excitation magnéto-mécanique. Cette étude ouvre de nouvelles voies pour des dispositifs de récupération d'énergie mécanique vibratoire ainsi que pour des systèmes de désaimantation par activation mécanique
This study deals with the characterization and modeling of a soft ferromagnetic sample of Cobalt-Iron under vibratory mechanical stimulation. The characterization test bench allows to control the magnitude and the frequency of the mechanical solicitation through piezoelectric actuators. The magnetic hysteresis loop and the magnitude of the mechanical deformations are measured simultaneously when the ring sample is placed under longitudinal bending. The experimental results show a significant reduction of the static magnetic hysteresis. Decreases of coercivity are linearly correlated to the amplitude of elastic strain applied on the torus regardless of the mechanical vibration frequency. These reductions, observed under a cyclic external stress, are associated with the depinning of Bloch domain walls when they encounter residual stress defects. To clarify these results, a modeling of the interaction between domain wall and defect is proposed using an energy approach. Energy profiles interaction is used to express the coercivity attributed to residual stress defects in the presence of an external stress of both variable amplitude and/or variable direction(s). The model highlights the need to explore a large number of mechanical states for each magnetic field value. Finally, applications raised by this work are proposed from an energy balance analysis performed on the magneto-mechanical excitation system. This study opens new opportunities for vibratory mechanical energy harvesting devices and systems for demagnetization by mechanical activation

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Sartori, Kevin. "Studying the interfacial exchange coupling within ferrite based magnetic nanoparticles prepared following to a succession of thermal decomposition synthesis." Thesis, Strasbourg, 2019. http://www.theses.fr/2019STRAE029.

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L’utilisation de terres rares dans des dispositifs d’enregistrement de données est très coûteux et polluant. Leur remplacement par de l’oxyde de fer permettrait de s’affranchir de cela. En-dessous d’une taille de 20 nm, les nanoparticules d’oxyde de fer ne peuvent pas être considérées comme des aimants permanents. Une alternative consiste à les combiner à une autre phase magnétique pour permettre d’augmenter leur anisotropie magnétique via un couplage d’échange interfacial au sein de nanoparticules de type coeur@coquille. En revanche la stabilité magnétique de ces dernières reste insuffisante. L’objectif de cette thèse est de concevoir un nouveau type de nanoparticules magnétiques de type coeur@coquille@coquille avec un cœur de Fe3-dO4 et des coquilles de CoFe2O4, CoO ou NiO qui a permis d’augmenter encore les propriétés magnétiques tout en conservant une taille inférieure à 18 nm. L’étude approfondie de leur relation structure-propriété a été réalisée au moyen d’un large éventail de techniques
The use of rare earths in data storage devices is expensive and polluting. Their replacement with iron oxide would make it possible to avoid this. Below a size of 20 nm, iron oxide nanoparticles cannot be considered as permanent magnet. An alternative is to combine them with another magnetic phase to enhance their magnetic anisotropy via interfacial exchange coupling within core@shell nanoparticles. However, the magnetic stability of the latter remains insufficient. The scope of this thesis is to design a new type of magnetic nanoparticles of core@shell@shell structure with a Fe3-dO4 core and CoFe2O4, CoO or NiO as shells which has further enhance the magnetic properties while maintaining a size below 18 nm. The in-depth study of their structure-properties relationship was carried out using a wide set of analytical techniques

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Bahamida, Saida. "Etude des propriétés structurales et magnétiques des alliages FePd en couches minces par spectrométrie Mossbauer et diffraction de rayons X." Thesis, Normandie, 2017. http://www.theses.fr/2017NORMR116/document.

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Abstract:

Dans ce travail, nous nous intéressons à l’étude des propriétés structurales et magnétiques de films déposés sur des substrats de silicium et de verre, qui sont : Fe85Pd15, Fe80Pd20, Fe64Pd36 et Fe56Pd44, ainsi qu’aux corrélations qui peuvent être déduites de ces propriétés. Ces films minces sont élaborés par la technique d’évaporation thermique par effet Joule. Par ailleurs, ces films ont été analysés par plusieurs techniques, à savoir: la diffraction des rayons X (DRX), la microscopie électronique à balayage (MBE), la microscopie à force atomique (AFM), la spectrométrie Mössbauer, la magnétométrie SQUID, la magnétométrie à gradient de champ alternatif (AGFM) et la microscopie à force magnétique (MFM). L’analyse de DRX a révélé que les échantillons Fe80Pd20, Fe64Pd36 sont bi-phasiques et constitués d’une phase (Fe,Pd)-α cubique centrée (cc) et d’une phase FePd cubique à faces centrées (cfc). Par ailleurs, les échantillons Fe85Pd15 et Fe56Pd44 se sont avérés monophasiques et formés de la phase (Fe, Pd)-α, et de la phase FePd respectivement. Concernant les alliages, Fe85Pd15, Fe80Pd20et Fe64Pd36, nous avons trouvé, que la phase (Fe, Pd)-α se saturait à 20 % de Pd; et la phase ‘FePd’ apparaissait à ce même pourcentage. Ensuite, l’alliage Fe56Pd44 déposé sur le silicium a subit un recuit isotherme, à 550°C à différents temps de maintien, dans le but d’induire une transformation de la phase FePd désordonnée en la phase L10FePd ordonnée. La variation, en fonction du temps, de la fraction transformée de la phase ordonnée, révélée par la DRX et le SQUID, s’est avérée obéir à la loi d’Avrami. Concernant les propriétés magnétiques, nous avons trouvé que l’alliage Fe64Pd36, était également le siège de la transformation de la phase FePd désordonnée en la phase L10FePd ordonnée. Cette transformation est marquée par l’existence d’un couplage d’échange entre la phase douce (Fe, Pd)-α et la phase dure L10FePd. Ce phénomène a été mis en évidence par plusieurs techniques révélant, par exemple, la forme du cycle d’hystérésis caractérisée par un champ coercitif élevé et une aimantation à saturation élevée
In this work, we are interested in the study of the structural and magnetic properties of thin films deposited on silicon and glass substrates which are: Fe85Pd15, Fe80Pd20, Fe64Pd36 and Fe56Pd44, as well as in the correlations which can be deduced from these properties. These thin films are prepared using the thermal evaporation technique by Joule effect. Moreover, these films have been analyzed by several techniques, namely: X-rays diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), Mössbauer spectrometry, SQUID magnetometer, alternating field gradient magnetometer (AFGM) and magnetic force microscopy (MFM). The XRD analysis revealed that the Fe80Pd20 and Fe64Pd36 samples are biphasic, and present a body centered cubic (bcc) α-(Fe, Pd) and a face centered cubic (fcc) FePd structure respectively. Furthermore, the samples Fe85Pd15 and Fe56Pd44 were observed to be monophasic and formed of a body centered cubic α-(Fe, Pd) phase and a face centered cubic FePd phase respectively. Concerning the Fe85Pd15, Fe80Pd20 and Fe64Pd36 alloys, we found that the α-(Fe, Pd) phase saturated at 20% of Pd and that the FePd phase appeared at this same concentration. Then, the Fe56Pd44 alloy deposited on silicon substrates was subjected to isothermal annealing, at 550 ° C for different holding times, in order to induce a transformation of the disordered FePd phase into the ordered L10FePd phase. The variation, as a function of time, of the transformed fraction of the ordered phase, revealed by XRD and SQUID, was found to obey to Avrami's law. Concerning the magnetic properties, we have found that the Fe64Pd36 alloy was also observed to present a transformation of the disordered FePd phase into the ordered L10FePd phase. This transformation is marked by the existence of an exchange coupling between the soft α-(Fe, Pd) phase and the hard L10FePd phase. This phenomenon has been confirmed by several techniques revealing, for instance, the shape of the hysteresis cycle characterized by a high coercive field and a high saturation magnetization

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Parpiiev, Tymur. "Ultrafast magneto-acoustics in magnetostrictive materials." Thesis, Le Mans, 2017. http://www.theses.fr/2017LEMA1044/document.

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Abstract:

Avec l’avènement du laser femtoseconde il est devenu possible de mesurer comment la démagnétisation femtoseconde peut permettre de sonder l’interaction d’échange dans les métaux ferromagnétiques. La démagnétisation induite par laser d’un matériau avec un fort couplage magnéto-élastique amène à la relaxation des contraintes mécaniques, générant ainsi des ondes acoustiques longitudinales (L) et transversales (T). Dans ce travail de thèse, la génération d’impulsions acoustiques picosecondes T par le mécanisme de démagnétostriction dans des matériaux fortement magnétostrictifs est traitée analytiquement et montrée expérimentalement dans le cas d’un alliage de Terfenol. En premier lieu, nous avons développé un modèle phénoménologique de magnétostriction directe dans un film monocristallin de Terfenol. Les expériences pompe-sonde linéaire MOKE résolues en temps montrent que la relaxation transitoire des contraintes magnéto-élastiques du film amène à l’excitation d’ondes GHz acoustiques L at T. Ces résultats sont la première observation expérimentale de l’excitation d’ondes acoustiques transversales picoseconde par mécanisme de démagnétostriction induit par laser. En second lieu, nous avons analysé le processus d’interaction d’ondes acoustiques L avec l’aimantation d’un film mince de Terfenol. L’onde acoustique picoseconde produit un changement de magnétisation du film et induit la conversion de modes acoustiques. C’est une autre voie de génération d’ondes acoustiques T que nous avons mis en évidence. La gamme de fréquence des impulsions générées est liée à l’échelle de temps de démagnétisation, qui corresponds à quelques centaines de GHz - 1 THz
With the advent of femtosecond lasers it became possible to measure how femtosecond optical demagnetization can probe the exchange interaction in ferromagnetic metals. Laser-induced demagnetization of materials with strong magneto-elastic coupling should lead to the release of its build-in strains, thus to the generation of both longitudinal (L) and shear (S) acoustic waves. In this thesis, generation of shear picosecond acoustic pulses in strongly magnetostrictive materials such as Terfenol is processed analytically and shown experimentally. In case of Terfenol with strong magneto-crystalline anisotropy, laser induced demagnetostriction is responsible for S excitation. First, the phenomenological model of direct magnetostriction in a Terfenol monocrystalline film is developed. The shear strain generation efficiency strongly depends on the orientation of the film magnetization. Time-resolved linear MOKE pump-probe experiments show that transient laser-induced release of the magnetoelastic strains lead to the excitation of GHz L and S acoustic waves. These results are the first experimental observation of picosecond shear acoustic wave excitation by laser-induced demagnetostriction mechanism. Second, the interaction of an optically generated L acoustic pulse with the magnetization of a Terfenol thin film is reported. Arrival of the picosecond strain wave alters a change of its magnetization and leads to acoustic mode conversion, which is another pathway of shear acoustic wave generation. The frequency bandwidth of the generated acoustic pulses matches the demagnetization timescale and lies in the range of several hundreds of GHz, close to 1 THz

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Merodio, Camara Pablo. "Spin dependent transport in antiferro and ferrimagnetic nanostructures." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENY072/document.

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Abstract:

En électronique de spin, le couple de transfert de spin (STT) et la magnétorésistance tunnel (TMR) dans les jonctions tunnel magnétiques à électrodes ferromagnétiques (F) sont deux phénomènes physiques essentiels. Dans cette thèse, nous présentons une étude théorique du STT dans des jonctions tunnel antiferromagnétiques (AF), où deux électrodes non-plus F mais AF sont séparées par une barrière isolante non-magnétique. Plus concrètement, les comportements du STT et de la TMR sont étudiés dans des jonctions tunnel AF cristallines, et ce, à l´aide de calculs de liaisons fortes dans le cadre du formalisme de Keldysh. Nous avons observé une distribution spatiale de la composante perpendiculaire du STT régulière et de signe alternatif, ce qui est similaire au comportement de la composante parallèle. Ces variations spatiales de la composante perpendiculaire sont cependant spécifiques à l'utilisation d'une barrière tunnel et contrastent avec les effets observés par le passé pour le cas de couches séparatrices métalliques. De plus, contrairement aux jonctions tunnel F conventionnelles, nous avons montré que la TMR peut augmenter avec la tension appliquée et atteindre des valeurs du même ordre de grandeur que pour des vannes de spin usuelles : tout-métallique et à électrodes F.L´analyse effectuée pour des AF est ensuite étendue aux matériaux ferrimagnétiques (FI), pour lesquels les AF constituent, somme toute, des cas limites. La complexité magnétique additionnelle inhérente aux FI se traduit par un comportement spatial du STT beaucoup plus riche dans les jonctions tunnel FI. Nous observons notamment que les paramètres électroniques tels que les largeurs et les décalages de bandes ont une très forte influence sur le STT. Plus particulièrement, la différence entre les couplages d'échange inter-spin locaux des deux sous-réseaux du FI donne lieu à une distribution spatiale du STT ondulatoire qui est modulée par la densité locale de spin. Il est possible d'ajuster cet effet en jouant sur la tension appliquée aux bornes de la jonction tunnel FI. Nous trouvons de plus que la différence entre les couplages d'échange inter-spin locaux constitue un paramètre fondamental pour la quantification des longueurs caractéristiques du STT dans les FIs. Ce paramètre peut être considéré comme un champ d´échange effectif, par similitude avec le cas usuel des Fs qui présentent un champ d´échange homogène.Pour finir, nous avons sondé expérimentalement les longueurs caractéristiques du STT dans des AFs. Pour de l'Ir20Mn80 et du Fe50Mn50, nous avons déterminé les longueurs de pénétration de spin et les mécanismes d'absorption de courants de spin à température ambiante en utilisant la résonance F et le pompage de spin. Plus précisément, nous avons associé les profondeurs de pénétration critiques à deux mécanismes d'absorption distincts: du déphasage pour l´Ir20Mn80 et du retournement de spin pour le Fe50Mn50
Spin transfer torque (STT) and tunnelling magnetoresistance (TMR) in magnetic tunnel junctions with ferromagnetic (F) leads are two essential underlying phenomena of modern spintronics. We present here a theoretical study of STT in antiferromagnet (AF) based tunnel junctions, where two AF metal electrodes are separated by a thin nonmagnetic insulating barrier. In particular, the behaviour of STT and TMR in epitaxial AF-based tunnel junctions is investigated using tight binding calculations in the framework of the Keldysh formalism. The spatial distribution of the STT out-of-plane component is found to be staggered, similar to the in-plane component. This behaviour is specific to the use of a tunnel barrier and significantly differs from the out-of-plane torques reported in previous works using a metallic spacer. Additionally, we show that unlike conventional ferromagnetic-based tunnel junctions, the TMR can increase with applied bias and reach values comparable to typical magnetoresistances found for usual spin valves.Next, the analysis carried out for AFs is extended to ferrimagnets (FI), for which AFs constitute simpler limiting cases. The additional magnetic complexity inherent to FI materials yields to a richer physics concerning the STT spatial behaviour in FI based tunnel junctions.Electronic structure parameters such as band widths and exchange splittings of the FI are shown to have a strong influence on STT. In particular, the STT spatial distribution within the leads exhibits a striking spin-modulated wave-like behaviour resulting from the interplay between the exchange splittings of the two FI sublattices. This wave-like behaviour can also be tuned via the applied voltage across the junction. Furthermore, the fundamental intrinsic parameter for quantifying STT characteristic lengths in FI metals is identified. This fundamental parameter can be considered as an effective exchange field in FIs, similar to the homogeneous exchange field in the F case.Finally, the STT characteristic lengths in AF materials are investigated experimentally. Here, room temperature critical depths and absorption mechanisms of spin currents in Ir20Mn80 and Fe50Mn50 are determined by F-resonance and spin pumping. In particular, room temperature critical depths are observed to be originated from different absorption mechanisms: dephasing for Ir20Mn80 and spin flipping for Fe50Mn50

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Lahyaoui, Otmane. "Contribution to the study of magnetostrictive energy conversion : from material to device." Thesis, Compiègne, 2019. http://www.theses.fr/2019COMP2472.

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Abstract:

Dans cette ère du tout électrique, la demande en technologie électrique est en nette augmentation dans plusieurs secteurs (automobile, ferroviaire et aéronautique). Malheureusement, le bruit et les vibrations d’origine magnétiques provenant de ces technologies restent une problématique préoccupante dans ces moyens de transports, perturbant ainsi le confort des passagers. Sachant que le fonctionnement de ces dispositifs électriques comme les moteurs, les générateurs, les transformateurs repose en grande partie sur les matériaux ferromagnétiques, les principales sources d’émission acoustiques sont la magnétostriction et les forces magnétostatiques. Les travaux de thèse discutés dans ce manuscrit visent à améliorer les connaissances actuelles sur les propriétés magnétiques et magnétostrictives des matériaux ferromagnétiques (NO Fe-3%Si) dans une perspective de compréhension et de maitrise de leur comportement sous différentes sollicitations (contrainte mécanique, effet des fréquences d’excitation. . .). L’étude présentée offre une approche complète d’investigation partant du matériau jusqu’au dispositif électrique. Un premier volet expérimental présente les caractérisations magnétiques et magnéto-élastiques effectuées sur des tôles magnétiques et sur une structure stratifiée. S’ajoute à cela, une étude sur la résonance mécanique induite par la magnétostriction dans une structure stratifiée ressemblant à un transformateur.Un deuxième volet traite de la modélisation du comportement magnétoélastique de la magnétostriction et de son intégration dans un outil basé sur la méthode des éléments finis pour permettre de prédire la magnétostriction sur une structure plus complexe qu’une simple tôle. Enfin, une étude impliquant l’interaction de la magnétostriction avec les forces de magnétiques est décrite avec une comparaison des résultats de simulation avec une méthode analytique et avec des mesures expérimentales
In this era of all-electric, the demand for electrical technology is clearly increasing in several sectors (automotive, rail and aeronautics). Unfortunately, magnetic noise and vibrations originating from these technologies remain a worrying issue in these means of transport, thus disrupting passenger comfort. Knowing that the operation of these electrical devices such as motors, generators and transformers relies largely on ferromagnetic materials, the main noise sources are magnetostriction and magnetic forces. The thesis works discussed in this manuscript aim to improve the current knowledge on the magnetic and magnetostrictive properties of ferromagnetic materials (NO Fe-3% Si) in a perspective of understanding and control of their behavior under different solicitations (mechanical stress, frequencies ...). The presented study offers a complete investigation approach from the material to the electrical device. A first experimental part presents the magnetic and magneto-elastic characterizations carried out on magnetic sheets and on a laminated structure. A study on the magnetic resonance induced by the magnetostriction including on an experimental modal analysis is presented as well. A second part deals with the modeling of the magneto-elastic behavior of magnetostriction and its integration into a finite element tool to predict the impact of the magnetostriction on a more complex structure than simple electrical sheet. Finally, a study of a possible interaction of magnetostriction with magnetic forcesis described with a comparison of simulation results with an analytical method and experimental measurements

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Pennec, Yan. "Dynamique de l'aimantation : d'un film simple aux systèmes couplés." Phd thesis, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008241.

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Abstract:

La première partie de cette thèse décrit les effets magnéto-optiques (du visible aux Rayons X), les techniques de production dynamique de champ magnétique ainsi que les différents magnétomètres élaborés. Ces instruments permettent une étude sur une plage dynamique très importante de 50 ps à plusieurs heures avec une résolution spatiale jusqu'à 100 nm. Suit une partie consacrée à une présentation succincte du magnétisme et des approches théoriques de la dynamique de l'aimantation. La troisième partie est consacrée à l'étude d'un film de grenat où la dynamique est dominée par des effets de précession de l'aimantation, puis d'une multicouche Co/Pt où la dynamique est dominée par des effets d'activation thermique. Enfin la quatrième partie présente l'étude des systèmes couplés Ferro-AntiFerro Co/NiO puis une étude sur la disparition du couplage peau d'orange à haute vitesse de renversement de l'aimantation sur des tricouches Ferro-Nonmagnétique-Ferro déposées sur des substrats à accumulation de marches.

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Dissertations / Theses on the topic '@Couplage ferromagnétique'

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