Dynamique non linéaire d’aimantation excitée par des ondes acoustiques de surface

Sujet détaillé

Les signaux RF sont omniprésents dans la société connectée d’aujourd’hui. D’un côté, les dispositifs à ondes acoustiques de surface fabriqués sur des substrats piézoélectriques sont largement utilisés pour discriminer les fréquences. Bien que très économes en énergie, ces dispositifs fonctionnent principalement dans des applications à bande étroite et effectuent des opérations linéaires conservant la fréquence. D’autre part, les dispositifs magnoniques s’appuient sur les propriétés spécifiques des ondes de spin dans les matériaux ferromagnétiques et sont hautement accordables et non linéaires, mais souffrent de pertes d’insertion importantes. Heureusement, les effets magnéto-élastiques et magnéto-rotatifs peuvent coupler la dynamique de l’aimantation d’un film ferromagnétique mince déposé sur un substrat piézoélectrique à celle de son réseau cristallin. Par exemple, nous avons récemment démontré qu’il est possible d’exciter la dynamique linéaire de l’aimantation d’un nanodisque ferromagnétique de CoFeB grâce à une onde acoustique de surface actionnée électriquement dans le substrat LiNbO3 sous-jacent [1].

L’objectif de ce stage sera de démontrer que cela peut également être réalisé dans un régime non linéaire. Pour cela, le disque ferromagnétique sera aimanté dans le plan. Dans cette configuration, la précession de l’aimantation est elliptique, ce qui permet d’exciter paramétriquement les modes propres des ondes de spin du disque à l’aide d’un champ magnétique RF parallèle à l’aimantation du disque avec une fréquence proche du double des fréquences propres [2]. L’originalité ici sera de remplacer le champ d’excitation RF habituellement produit par une antenne inductive par les champs effectifs associés aux termes magnéto-élastiques et magnéto-rotationnels actifs lorsqu’une onde acoustique de surface est excitée dans le substrat. Ces mesures seront réalisées sur des échantillons fabriqués en collaboration avec un autre laboratoire (C2N) et grâce à une technique de microscopie à force magnétique hautement sensible développée au SPEC. Des simulations micromagnétiques utilisant Mumax3 seront également réalisées afin de comprendre le seuil en amplitude de l’onde acoustique à dépasser pour exciter les modes paramétriques dans le disque.

Ce stage s’inscrit dans le cadre du projet NELSON (« Non-Linear Surface acoustic wave platform enabled by spin wave hybridizatiON ») récemment financé par l’ANR.

[1] R. Lopes Seeger et al., Phys. Rev. Lett. 134, 176704 (2025)
[2] T. Srivastava et al., Phys. Rev. Appl. 19, 064078 (2023)

Lieu du stage

CEA Saclay, Site de l’Orme des merisiers (91) Essonne, France

Conditions de stage

• Durée du stage : 6 mois
• Niveau d’étude requis : Bac+5
• Formation : Master 2
• Poursuite possible en thèse : Oui
• Date limite de candidature : 1 février 2026

Méthodes, techniques :
Hyperfréquences, microscopie à force magnétique, simulations micromagnétiques

Langages informatiques et logiciels :
Programmation Python, mesures lock-in

Responsable du stage

Grégoire de Loubens
Tél. : +33 1 69 08 71 60
Email :

Responsable SPEC/LNO : Michel Viret