Propriétes structurales et magnétiques de MnAs/GaAs(001) et son utilisation comme gabarit pour la croissance et la manipulation de couches ferromagnétiques - Laboratoire de Chimie Physique-Matière et Rayonnement Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

MnAs/GaAs(001) used as an active template for controlling the ferromagnetic properties of thin over layers

Propriétes structurales et magnétiques de MnAs/GaAs(001) et son utilisation comme gabarit pour la croissance et la manipulation de couches ferromagnétiques

Romain Breitwieser
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 919818

Résumé

This work concerns the characterization of thin MnAs layers epitaxially grown on GaAs(001) and their use as a template for the growth and magnetization control of thin Fe layers. The results show that Fe magnetization reversal can be obtained, not by applying a magnetic field, but by varying the temperature over a range covering the ferromagnetic/paramagnetic (FM/PM) phase transition of the template. This FM/PM transition, in the temperature range of 10 C-45 C, exhibits the coexistence of two FM and PM phases self-assembled in alternating stripes. The magnetization reversal of iron is due to the strong dipolar field coming from the elongated MnAs magnetic domains. The present work deals with the surface morphology of MnAs, the epitaxy of Fe on MnAs and the analysis of the interface. The dipolar field is calculated and experimental results on the magnetic anisotropy of the thin films and the magnetization reversal iron are presented. The magnetic properties of the system have been studied with chemical selectivity, thanks to the tunability and the polarization of the synchrotron radiation. The magnetization reversal of iron has been observed by X-ray photoemission electron microscopy and X-ray resonant magnetic scattering. The total magnetization reversal of the magnetic film by cycling the temperature and also the reversal of individual iron magnetic domains (at the sub-micron scale), at room temperature. This result is promising because, close to room temperature, both parallel and antiparallel configurations of Fe and MnAs magnetization can be stabilized and the magnetization of a thin iron film can be reversed by a thermal cycle having an amplitude of a few degrees, without applying a magnetic field.
Ce travail porte sur la caractérisation de couches minces de MnAs épitaxiées sur GaAs(001) et sur leur utilisation comme gabarit pour la croissance et la manipulation magnétique de fines couches de fer. Les résultats montrent qu'il est possible de renverser l'aimantation de la couche de fer, sans appliquer de champ magnétique, mais en faisant varier la température du système dans une gamme couvrant la transition de phase ferromagnétique/paramagnétique (FM/PM) du gabarit. Cette transition FM/PM se caractérise par la coexistence, entre environ 10 C et 45 C, de deux phases auto-organisées en bandes périodiques FM et PM. Le renversement de l'aimantation du fer est possible grâce au champ magnétique de fuite généré par les domaines magnétiques allongés de MnAs. Le travail présenté comporte l'étude de la morphologie de la surface de MnAs/GaAs(001), la mise en évidence de l'épitaxie du fer sur MnAs et l'analyse de l'interface. L'estimation du champ magnétique de fuite généré par les domaines de MnAs est discutée, ainsi que les résultats expérimentaux concernant l'anisotropie magnétique des couches minces et le renversement de l'aimantation du fer. L'accordabilité et la polarisation du rayonnement synchrotron ont permis l'étude des propriétés magnétiques du système, avec une sélectivité chimique. Le renversement de l'aimantation du fer a été observé par microscopie de photoémission d'électrons par rayons X et par diffusion magnétique résonante des rayons X. Nous avons ainsi mis en évidence, d'une part, le renversement de l'aimantation totale du fer par traitement thermique et, d'autre part, le renversement local (à l'échelle sub-micrométrique) des domaines magnétiques du fer, à la température ambiante. Ce résultat est très prometteur car, autour de la température ambiante, les couches de fer et de MnAs montrent des configurations magnétiques (parallèles ou antiparallèles) stables et l'aimantation de la couche mince de fer peut être renversée par la réalisation d'un cycle thermique de quelques degrés d'amplitude, sans appliquer de champ magnétique.
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Dates et versions

tel-00667644 , version 1 (08-02-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00667644 , version 1

Citer

Romain Breitwieser. Propriétes structurales et magnétiques de MnAs/GaAs(001) et son utilisation comme gabarit pour la croissance et la manipulation de couches ferromagnétiques. Autre [cond-mat.other]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00667644⟩
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