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Dynamique des parois de domaine déplacées par courant dans des pistes de
(Ga,Mn)(As,P) à anisotropie perpendiculaire
Encadrant : A.Lemaitre, V.Jeudy
T.Niazi, J.Curiale, A.Lemaitre, G.Faini
J.Ferré, A.Thiaville
PLAN
1. TRANSFERT DE SPIN2. ORIGINE DU FERROMAGNÉTISME DANS LE
(Ga,Mn)(As,P)3. DYNAMIQUE DES PAROIS SOUS CHAMP
MAGNÉTIQUE4. NANOFABRICATION 5. PREMIERS RÉSULTATS6. CONCLUSION
TRANSFERT DE SPIN
Mjj
Le déplacement d’une paroi dû à un courant est le phénomène de transfert de spin ou “Spin Transfer Torque”, prédiction de Berger (79).
Temps
J JDéplacement de paroi de domaine sous courant polarisé en spin
dans une piste de 2µm de large CreepDepinning
Flow
But : Comprendre les mécanismes qui gouvernent la dynamique des parois sous courant polarisé en spin dans GaMnAs
GaMnAs/GaInAs
ORIGINE DU FERROMAGNÉTISME DANS LE (Ga,Mn)(As,P)Structure Zinc Blende
S=5/2
Ferromagnétisme induit par l’interaction d’échange de Zener entre le spin des
porteurs (trous) et le moment magnétique du Mn
Dépendance de l’anisotropie magnétique des paramètres suivants :
•Dopage en manganèse. •Température.•Contrainte épitaxiale.•Densité de porteurs libres.
T.Dietl et al, PRB 63, 195205 (2001)
Influence de la contrainte sur l’anisotropie
(Ga,Mn)As
(Ga,Mn)(As,P)
DYNAMIQUE DES PAROIS SOUS CHAMP MAGNÉTIQUE
Dynamique des parois sous champ magnétique dans le (Ga,Mn)As à anisotropie perpendiculaire
C. Gourdon et al,PRB 80, 161202 (2009)
Stationnaire
Précessionnel
Mise en évidence d’une anisotropie de la vitesse de propagation des parois de domaine sous champ magnétique
Précessionnelasymptotique
Hw
GaMnAs en tension sur substrat GaInAs
PROBLÉMATIQUE
• Quels sont les mécanismes qui gouvernent le déplacement de paroi sous courant polarisé en spin ?
•Comment évolue la dynamique de déplacement des parois en fonction de la concentration en manganèse et en phosphore ?
• Lorsque les parois sont déplacées sous courant polarisé en spin, leur vitesse de déplacement est-elle également anisotrope?
NANOFABRICATION
•Echantillons élaborés par Epitaxie par Jets Moléculaires (EJM) à 250°C.
• Un recuit à 250°C ex situ pendant 1heure améliore la température de Curie.
• L’incorporation de P dans la couche de (Ga,Mn)As induit une contrainte épitaxiale en tension. Elle permet d’obtenir une anisotropie magnétique perpendiculaire.
• L’architecture finale est réalisée par lithographie électronique.
GaAs
[001] substrate
(Ga,Mn)AsP
Vue de profil d’une piste
Vue de dessus
[001]Easy axis
PistesLongueur : 100µmÉpaisseur : 50nm
Largeur : 4 ; 2 ; 0.5 µm
375 µm
50 nm
Pistes
Réservoir
PREMIERS RÉSULTATS
[100 ] [Mn]=10.4%, [P]=11.3%, Tc= 105K, T= 95K
[1-10]
[110]
[Mn]=10.4%, [P]=7%, Tc= 120K, T= 110K
PREMIERS RÉSULTATS
[110]
[1-10]
[Mn]=7%, [P]=8.8%, Tc= 120K, T= 40K
[Mn]=7%, [P]=7%, Tc= 85K, T= 75K
PREMIERS RÉSULTATS
[Mn]=10.4%, [P]=11.3%, Tc= 105K, T= 95K
Régime de Creep
Régime de depinning
Pas de régime stationnaire ??
CONCLUSION
-Pour l’instant, pas de signature d’une anisotropie planaire dans la dynamique de déplacement de paroi. L’échantillon qui présente une faible anisotropie perperpendiculaire (structure labyrinthe) reste à étudier.
- Le régime stationnaire n’est pas atteint. Pourquoi ?
Projets à moyen terme :
Étude de l’influence du type de paroi (Bloch ou Néel) sur la dynamique des parois (différentes épaisseurs de (Ga,Mn)(As,P)).
Organisation en domaines sous un faible courant de spin
Merci pour votre attention