Renversement tout optique de l’aimantation d’alliages Cobalt-Terre Rare

Résumé

La commutation tout optique ultrarapide (AOS) offre une voie vers une écriture magnétique sans champ externe et à faible consommation d’énergie. La commutation tout optique indépendante de l’hélicité en une seule impulsion (HI-AOS) a longtemps été associée aux ferrimagnétiques à base de Gd. Cette thèse examine si elle peut également se produire dans des alliages ultraminces Co–terre rare sans Gd, contenant Ho, Dy, Tb ou Er.

En ajustant la composition des alliages et l’épaisseur des couches, ce travail démontre une HI-AOS déterministe en une seule impulsion dans CoHo et CoDy. CoTb ne présente qu’une commutation partielle, en raison de la dispersion de l’anisotropie magnétique et de temps de désaimantation similaires pour ses deux sous-réseaux. CoEr ne commute pas à température ambiante, où la compensation magnétique est absente. Des mesures résolues en temps et des simulations micromagnétiques montrent que l’inversion dans CoHo et CoDy se développe sur des échelles de temps de l’ordre de la microseconde, par déplacement et coalescence de parois de domaines.

Cette thèse montre également que la vitesse d’inversion peut être modulée sur trois ordres de grandeur dans des ferrimagnétiques synthétiques Co/Gd. La modification de l’épaisseur de Gd ou l’insertion d’une couche intercalaire de Pt modifie le transfert de courant de spin à l’interface et fait évoluer la dynamique de commutation de la picoseconde vers la nanoseconde. Ces résultats relient les mécanismes rapides et lents de l’AOS et fournissent des pistes pour concevoir des dispositifs spintroniques à commande optique.

Direction de thèse

• Michel Hehn (directeur), Institut Jean Lamour, Université de Lorraine
• Salinporn Kittiwattanakul (co-directrice), Chulalongkorn University

Membres du jury

• Laurent Ranno (rapporteur), Institut Néel, Université Grenoble Alpes
• Christine Boeglin (rapporteure), IPCMS, CNRS
• Nicolas Bergeard (examinateur), IPCMS, CNRS
• Stéphane Mangin (examinateur), Institut Jean Lamour, Université de Lorraine
• Emmanuelle Jal (membre invitée), LCPMR, CNRS