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Elaboration et étude de micro et nanostructures magnétiques
pour applications dans le domaine
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| Au croisement entre la physique fondamentale, la nanophysique et les applications en électromagnétisme dans les domaines de l'aéronautique et du spatial, l’équipe de Nano Magnétisme pour l'Hyperfréquence (NMH) s’est constituée. Son projet scientifique est de développer de nouveaux matériaux innovants pour applications radar ou capteurs hyperfréquences en collaboration avec des chercheurs du DEMR (Département d'Electromagnétisme et Radar) de l'ONERA (Office National d'Etudes et de Recherches Aérospatiales). |
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L’équipe NMH, composante du groupe nanoMat du CEMES, et collaborant étroitement avec l’équipe nMatMag, est implantée dans le centre de Toulouse de l'ONERA. Elle dispose d'un panel de moyens d'élaboration de couches minces (pulvérisation cathodique, évaporation) et d'études magnétiques (magnéto-optique, magnétométrie, magnétotransport, caractérisation hyperfréquence) |
ainsi que de l'accès à une salle blanche pour la fabrication de microstructures. Elle bénéficie en outre d'un important tissu de collaborations avec les autres laboratoires académiques de la région Midi Pyrénées, nationaux et internationaux, ainsi que de partenariats industriels. |
Plusieurs projets sont développés dans le cadre de ce partenariat, parmi lesquels nous pouvons citer : Retournement assisté par microondes de microstructures magnétiques
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| Le retournement assisté par micro-onde, mis en évidence par C. Thirion et al., montre qu’il est possible de réduire le champ coercitif d’un élément magnétique en appliquant un champ micro-onde perpendiculairement à son axe facile. Selon la taille des particules, la cause de cette diminution est différente. Pour des particules de grande taille (160x80µm²)2, elle s’explique par une augmentation de la nucléation des domaines. Pour des particules de taille plus faible (1,5x3µm3), le mouvement cohérent de l’aimantation est facilité par la présence du champ micro-onde. En effet, la précession des spins due à l’excitation hyperfréquence permet de franchir plus facilement la barrière d’énergie qui existe entre les deux états rémanents opposés. |
Nous avons étudié par microscopie Kerr des microstructures
magnétiques rectangulaires de 80x10 µm² et 160x20
µm².
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Nous avons procédé à
une mesure systématique des champs coercitifs présentés
par nos réseaux de rectangles pour des fréquences
d’excitation microondes allant de 800 MHz à 2 GHz et
des puissances allant de 30 à 44 dBm (1 à 24 Watts).
Ces données nous permettent de tracer les cartographies présentées
en figure 1. Ces deux graphes montrent une forte diminution (~50%)
du champ coercitif sous une excitation microondes comparé
aux champs de retournement mesurés en statique. De plus,
cette diminution présente un maximum pour une fréquence
particulière. Dans le cas des rectangles 80x10 µm²
(fResonance Champ Statique Nul Régime Linéaire = 1,4
GHz), cette fréquence est de 800 MHz et pour les rectangles
et 160x20 µm² (fRCSNRL = 2,0 GHz), celle-ci est de 1,4
GHz. Donc, dans les deux cas, le champ de retournement minimum mesuré
est observé pour une fréquence inférieure à
la fréquence de résonance du système en régime
linéaire et champ statique nul. |
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 Cartographies représentant en codes de couleurs la valeur du champ coercitif en fonction de la fréquence et de la puissance de l’excitation microondes envoyée sur un réseau de plots rectangulaires. (a) réseau de rectangle de 160x20 µm2 avec HC sans microondes = 0,44 mT et fres = 1,4 GHz ; (b) réseau de rectangle de 80x10 µm2 avec HC sans microondes = 0,79 mT et fres = 2,1 GHz. |
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Publications : Exchange bias and perpendicular anisotropy study of ultrathin
Pt-Co-Pt-IrMn multilayers sputtered on float glass
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