El estudio de paredes de dominios magnéticos (PDM) en láminas delgadas es de gran interés para la comprensión de los mecanismos de inversión de la magnetización y para el desarrollo de dispositivos de electrónica de spin. Debido a sus características, las PDM pueden ser estudiadas en el marco de la teoría de interfases elásticas en medios desordenados. En esta tesis, investigamos la dinámica y la morfología de PDM en láminas delgadas con anisotropía magnética perpendicular desde dicho enfoque. La técnica experimental principal que utilizamos es la microscopía magnetoóptica por efecto Kerr polar (PMOKE), que permite la observación directa de las PDM. Las muestras estudiadas son una lámina ferrimagnética de GdFeCo de 10 nm de espesor, y una bicapa ferromagnética de (Ga,Mn)(As,P)/(Ga,Mn)As de 4 nm de espesor.En la muestra de GdFeCo, estudiamos la dinámica de PDM impulsadas por campo magnético en un rango amplio de temperaturas, 10K-353K, en los regímenes de creep (reptación) y depinning (desanclaje). Encontramos que el campo de depinning Hd diverge en la temperatura de compensación magnética TM, y que la barrera de energía de anclaje característica kBTd crece al bajar la temperatura. Esto último resulta en efectos térmicos excepcionalmente débiles por debajo de 100K, y permite la observación directa de la transición de depinning a bajas temperaturas y la determinación de exponentes críticos asociados. Determinamos independientemente los valores del exponente del parámetro de orden β=0.30±0.03 y del exponente de la longitud de correlación ν=1.3±0.3. Ambos son consistentes sólo con la clase de universalidad de quenched Edwards-Wilkinson. Por otro lado, estudiamos las propiedades estadísticas de la morfología de PDM en la muestra de GdFeCo. Para diferentes temperaturas y campos aplicados, obtuvimos valores representativos del exponente de rugosidad ς y de la amplitud de la rugosidad B0. Encontramos que los valores de ς obtenidos no pueden ser identificados directamente con ninguno de los exponentes teóricamentepredichos. Para explicar esta discordancia, proponemos una interpretación cuantitativa basada en estudios teóricos previos. Consideramos que los exponentes predichos dominan la rugosidad de PDM a distintas escalas de longitud separadas por dos longitudes características: la longitud de correlación Lopt asociada a saltos sobre barreras de energía características, y la longitud de correlación Lavasociada al tamaño característico de las avalanchas en la transición de depinning. En base a estas ideas, interpretamos los exponentes ς medidos como valores efectivos y cuantificamos experimentalmente por primera vez la longitud de correlación Lav para distintos campos y temperaturas. Asimismo, encontramos que Lav es finita incluso para H

L'étude des parois de domaines magnétiques (PD) dans les films minces est d’un grand intérêt pour la compréhension de la dynamique de l'aimantation et pour le développement de dispositifs spintroniques. En raison de ses caractéristiques, les PD peuvent être étudiées dans le cadre de la théorie des interfaces élastiques dans les milieux désordonnés. Dans cette thèse, nous étudions les propriétés dynamiques et morphologiques des PD à partir de ce point de vue. Notre principal outil d'investigation est la microscopie par effet Kerr magnéto-optique polaire (PMOKE). Les échantillons étudiés sont un film ferrimagnétique de GdFeCo de 10nm d’épaisseur, et une bicouche semi-conductrice ferromagnétique de (Ga,Mn)(As,P)/(Ga,Mn)As de 4nm d’épaisseur. Pour l’échantillon de GdFeCo, nous avons étudié la dynamique des PD déplacées par champ magnétique, sur une large gamme de températures (10-353K), dans les régimes de reptation et de dépiégeage. Nous avons constaté une divergence du champ de dépiégeage à la température de compensation magnétique, et une augmentation de l’énergie caractéristique de piégeage kBTd lorsque la température T diminue, ce qui se traduit par des effets thermiques exceptionnellement faibles en dessous de 100K. Cela nous a permis d’observer une transition de dépiégeage quasi athermique à basse température et de déterminer les exposants critiques. Nous avons indépendamment déterminé les valeurs de l’exposant de paramètre d’ordre β=0.30±0.03 et l’exposant de longueur de corrélation ν=1.3±0.3, qui sont tous deux compatibles avec les prédictions théoriques pour la classe d’universalité Edwards-Wilkinson pour un système avec un désordre figé. Une autre étude de cette thèse est l’analyse statistique de la morphologie des PD en GdFeCo. Nous avons obtenu des valeurs représentatives pour l’exposant de rugosité ς et l’amplitude de rugosité B₀. Les valeurs de ς obtenues ne peuvent pas être directement identifiées avec les valeurs théoriquement prédits. Afin d’expliquer ce désaccord, nous considérons que les exposants prédits gouvernent la rugosité des PD à différentes échelles de longueur séparées par deux longueurs de croisement : la longueur de corrélation Lopt associée aux sauts au-dessus des barrières énergie d’ancrage, et la longueur de corrélation Lₐᵥ associée à la taille caractéristique des avalanches. Sur la base de ces idées, nous interprétons l’exposant ς mesuré comme une valeur effective et quantifions expérimentalement pour la première fois la longueur de corrélation Lₐᵥ pour différents champs et températures. En outre, nous avons constaté que lav restait fini au-dessous de la transition de dépiégeage (pour H

Mots clés

en fr

Dynamics of magnetization Nanostructured systems Depinning transition Disordered systems Magnetic domain walls

Systèmes nano-Structurés Systèmes désordonnés Dynamique de l'aimantation Parois de domaines magnétiques Transition de dépiégeage

Domaines

Mécanique statistique [cond-mat.stat-mech] Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]

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