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Sujet de stage / Master 2 Internship

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Spintronique ultra-rapide avec des isolants antiferromagnétiques

Spécialité : PHYSIQUE / Physique de la matière condensée

Contact : VIRET Michel,
e-Mail : michel.viret@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 71 60
Laboratoire : SPEC/LNO

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Durée du stage : 0-4 mois
Date limite de constitution de dossier : 26/03/2019

Résumé :
Ce stage propose de sonder les propriétés d'isolants antiferromagnétiques pour une utilisation comme composants spintroniques ultra-rapides. Des impulsions THz de courant de spin générées par un laser femtoseconde seront utilisées comme excitation de l'ordre antiferromagnétique.

Sujet détaillé :
Parmi les états ordonnés de la matière, le magnétisme est robuste et présent jusqu’à des températures largement supérieures à l’ambiante pour une large gamme de matériaux. Les ferromagnétiques sont par conséquent largement utilisés dans les technologies de l’information. D’un autre côté, les anti-ferromagnétiques (AF), qui composent la grande majorité des matériaux magnétiques, ne sont pas (encore) utilisés comme éléments actifs. Dans ces composés, les moments magnétiques atomiques pointent dans des directions opposées entre voisins. L’aimantation résultante nulle rend cet ordre insensible à un champ magnétique et difficile à sonder. Par conséquent, les propriétés intrinsèques de la formation des domaines AF et la mobilité des parois de domaines sont peu connues.
Durant ces dernières années, il a été démontré que les AF métalliques peuvent présenter des propriétés de magnéto-résistance (résultant du couplage spin-orbite) ouvrant ainsi des perspectives d’utilisation dans des dispositifs de la spintronique. D’un autre côté, les isolants AF sont largement plus répandus que leurs cousins conducteurs car les interactions de super-échange dans les isolants sont assez généralement AF. Un contrôle direct de l’ordre AF requiert des champs magnétiques très intenses, généralement non disponibles en laboratoire. Les récentes avancées dans le domaine des effets de transfert de spin produits par des courants de spin, permettent en principe de générer des couples magnétiques changeant alternativement de signe sur chaque moment atomique orienté de manière opposée, idéaux pour contrôler l’ordre AF. Cet effet, qui offre donc une possibilité intéressante de contrôler l’ordre AF, n’a pas encore été démontré dans ces composés.
Le sujet de stage proposé ici a donc pour but de valider ce mécanisme dans des oxydes AF réalisés en couches minces. La manipulation de l'ordre antiferromagnétique sera réalisée à l'aide de courants de spin générés par un nouveau mécanisme basé sur la désaimantation ultra-rapide d'une couche ferromagnétique déposée sur l'AF. La mesure sera effectuée en imagerie par seconde harmonique. Excitation et mesure sont toutes deux basées sur l'utilisation d'un laser femtoseconde. Ce stage sera idéalement poursuivi par une thèse.
Techniques utilisées au cours du stage :
laser femtoseconde, dépots de couches par évaporation et ablation laser.

Mots clés : spintronique, ultra-rapide

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