Service de Physique de l'Etat Condensé

Injection de spin dans une GMR
G. de Loubens, V.V. Naletov et O. Klein logo_tutelle 

Schéma de principe: un levier souple (1) détecte le spectre de résonance ferromagnétique d'un nano-pillier excité par une antenne micro-onde (3).

Des travaux récents ont montré qu'un courant polarisé en spin peut retourner l'aimantation d'une couche mince conductrice. Ce phénomène physique suscite un vif intérêt dans la communauté scientifique à la fois sur le plan expérimental et théorique. Cette injection de spin permet de faire sauter un verrou technologique important dans les dispositifs actuels des MRAM (circuits mémoires magnétiques à accès alatoire). Actuellement, la commutation magnétique de ces composants s'obtient par l'application d'une induction magnétique produite par un courant traversant une ligne conductrice placée à proximité. L'alternative apportée ici s'avère comparativement plus prometteuse car le même circuit est utilisé à la fois pour la lecture et l'écriture réduisant de façon significative la complexité du dispositif tout en évitant les problèmes de "cross-talk" inhérent à un adressage matriciel. Le phénomène physique à l'origine de ce retournement semble être une amplification stimulée d'ondes de spin cohérentes, appelée un SWASER. Cependant nos connaissances actuelles sur ce problème se résument uniquement à des mesures de transport. Par exemple, il n'y a, à l'heure actuelle, aucune mesure de résonance ferromagnétique (RFM) effectuée sur un nano-pilier individuel. En particulier le mécanisme microscopique n'a jamais été explicitement formulé et les paramètres les plus importants à ajuster, ceux qui régissent la relaxation ferromagnétique, n'ont jamais été mesurés proprement. Nous proposons une méthode de mesure originale de la RFM pour obtenir ces paramtres. Il s'agit d'une détection mcanique de la résonance magnétique qui s'inspire des techniques de microscopie en champ proche. La sonde, un aimant permanent de taille nanoscopique, est placée à l'extrmité libre d'un micro-levier très souple. L'ensemble est ensuite plongé dans le champ de fuite de l'échantillon à mesurer. Le couplage est assuré par le champ dipolaire. La charge ponctuelle résultante sur le levier crée alors une déformation élastique de la poutre qui est détectée par un systme optique très sensible. La quantité mesurée est généralement le changement de déformation produit lorsqu'une résonance magnétique est électromagntiquement excitée dans l'échantillon. Le but de notre projet est d'abord de caractériser à l'échelle individuelle le comportement dynamique d'une microstructure magnétique. L'objectif scientifique est d'étudier la cohérence de phase des ondes de spin émises et de comparer le spectre d'excitation avec celui obtenu en résonance ferromagnétique. On essaie de mesurer les modes favorisés par cette injection de spin pour en déduire les règles de sélection. On s'attache aussi à comprendre les comportements à hautes puissances et notamment les modifications spectrales dues aux effets non-linaires. 

Spectre de résonance ferromagnétique d'un nanopillier individuel (diamètre 1µm, épaisseur 10 et 100nm) présentant un effet GMR.

Maj : 18/02/2005 (397)

 

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