Centre d’Élaboration de Matériaux et d’Etudes Structurales (UPR 8011)


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Effet d’inhomogénéités structurales de nanofils de CoNi sur ses configurations magnétiques

par PREVOTS Evelyne - publié le

Selon leur teneur en Co, les nanofils magnétiques de CoNi présentent deux types de phases cristallines : une structure cubique à face centrée (cfc) et une structure hexagonale compacte (hcp). Lorsque l’axe facile d’aimantation de la phase hcp est orienté perpendiculairement à l’axe des nanofils, une configuration magnétique originale constituée d’une chaîne de vortex magnétiques le long des nanofils est stabilisée. Des domaines magnétiques homogènes avec une aimantation parallèle à l’axe du fil sont obtenus dans les zones cfc.

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Image MET d’un nanofil de CoNi présentant des grains cfc et hcp, (repérés en fausses couleurs bleu et rouge, respectivement), et image de la phase magnétique obtenue par holographie électronique. La configuration magnétique de la région hcp consiste en une chaîne de vortex, confirmée par des simulations micromagnétiques.

Pour minimiser l’énergie magnétostatique, l’aimantation dans les nanofils magnétiques s’aligne souvent le long de l’axe des nanofils. Cependant, dans les nanofils de structure hexagonal compact (hcp) dont la direction « c » est orientée perpendiculairement à l’axe du nanofils, l’anisotropie magnétocristalline peut être suffisamment forte pour concurrencer cette anisotropie de forme. Dans cette étude, nous avons mis en évidence dans un grain hcp une configuration magnétique originale constituée d’une chaîne de domaines magnétiques de type vortex

Nous avons étudié par holographie électronique à l’échelle nanométrique les configurations magnétiques apparaissant dans des nanofils CoNi cylindriques riches en Co et corrélé celles-ci aux propriétés structurales et chimiques locales du nanofils. Les nanofils CoNi présentent un mélange de grains de structures cristallines cubiques à face centrée (cfc) et hexagonales compactes (hcp), avec des joints de grains orientés parallèlement à la direction de l’axe des nanofils. L’étude par holographie électronique révèle l’existence d’une configuration magnétique complexe qui se caractérise par deux types de configurations magnétiques très différents coexistant au sein d’un nanofil unique : une chaîne de vortex périodiques séparant les petits domaines transversaux avec une orientation d’axe facile perpendiculaire à l’axe des nanofils dans les régions hcp, et une configuration magnétique monodomaine d’aimantation parallèle à l’axe des nanofils dans les régions cfc. Les résultats expérimentaux ont été comparés à des simulations micromagnétiques, qui ont confirmé que la chaîne vortex est formée dans la phase hcp du nanofil CoNi.
Les variations dans la composition chimique Co-Ni des nanofils sont responsables des modifications de la structure cristalline qui entraînent une modification des anisotropies magnétiques et expliquent ces différences de configurations magnétiques.

 

Référence

Exotic Transverse-Vortex Magnetic Configurations in CoNi Nanowires
I.M. ANDERSEN, L.A. RODRIGUEZ, C. BRAN, C. MARCELOT, S. JOULIE, T. HUNGRIA, M. VAZQUEZ, C. GATEL and E. SNOECK 
ACS Nano, 2019

http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.9b07448

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02406354 

 

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