Study of Pt/Co system. From growth to magnetism and spin electronics - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Study of Pt/Co system. From growth to magnetism and spin electronics

Étude du système Pt/Co. De la croissance au magnétisme et à l’électronique de spin

Sylvain Eimer

Résumé

The thesis focuses on the growth and study of nanoscale layers from Pt/Co/Pt to Pt/Co/oxide and Pt/Co/heavy metal. These layers could be part of the magnetic core of spintronic devices. Perpendicular magnetic anisotropy (PMA) is required. The objective is to modify and control the PMA and to manipulate the magnetization, by a magnetic field and also by any other means such as light, stress or current. A significant part of the work concerns the establishment of several platforms for growth (sputtering), treatment (ion irradiation) and characterization (magneto-optic Kerr effect), work to which I contributed or led. The PMA of Co layers was obtained on rigid and flexible substrates, suitable for applications. The modification of the PMA has been studied by varying the buffer and cover layers. Reversible modulation of PMA was achieved through the phase transition of a VO2 buffer layer. In Pt/Co/oxide and Pt/Co/heavy metal layers, the propagation of magnetic domain walls was analyzed by Kerr microscopy under perpendicular and transverse magnetic pulses, in order to probe interface effects. The non-isotropic propagation of domain walls in the presence of a transverse magnetic field reveals a chiral texture of magnetizations compatible with the Dzyaloshinskii-Moriya interaction. This suggests that ultrathin layers (<1 nm) of Co are likely to generate chiral states such as skyrmions at room temperature. This work shows that structures based on Pt/Co are versatile and useful for spin electronics.
La thèse porte sur l’élaboration et l’étude de couches nanométriques allant de Pt/Co/Pt à Pt/Co/oxyde et Pt/Co/métal lourd. Ces couches pourront faire partie du cœur magnétique de dispositifs spintroniques. Une anisotropie magnétique perpendiculaire (PMA) est requise. L’objectif est de modifier et contrôler la PMA et de manipuler l’aimantation, par un champ magnétique et aussi par tout autre moyen tel que la lumière, la contrainte ou le courant. Une part importante du travail concerne la mise en place de plusieurs plateformes de croissance (pulvérisation cathodique), de traitement (irradiation ionique) et de caractérisation (magnéto-optique Kerr), travail auquel j’ai contribué ou que j’ai dirigé. La PMA de couches de Co a été obtenue sur substrats rigides et souples, propices pour des applications. La modification de la PMA a été étudiée en variant les couches tampon et de couverture. Une modulation réversible de la PMA a été réalisée par le biais de la transition de phases d’une couche tampon de VO2. Dans des couches Pt/Co/oxyde et Pt/Co/métal lourd, la propagation de parois de domaines magnétiques a été analysée par microscopie Kerr sous impulsions magnétiques perpendiculaire et transverse, afin de sonder des effets d’interface. La propagation non-isotrope de parois de domaine en présence d’un champ magnétique transverse révèle une texture d’aimantations chirale compatible avec l'interaction Dzyaloshinskii-Moriya. Cela suggère que des couches ultraminces (< 1 nm) de Co sont susceptibles de générer des états chiraux tels que skyrmions à la température ambiante. Ce travail montre que des structures basées sur Pt/Co sont versatiles et utiles pour l’électronique de spin.
Fichier principal
Vignette du fichier
EIMER_Sylvain_these_diff_2023.pdf (5.37 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04511700 , version 1 (19-03-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04511700 , version 1

Citer

Sylvain Eimer. Study of Pt/Co system. From growth to magnetism and spin electronics. Condensed Matter [cond-mat]. Sorbonne Université, 2023. English. ⟨NNT : 2023SORUS526⟩. ⟨tel-04511700⟩
19 Consultations
2 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More