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Category: Soutenances de thèse et de HDR

Lundi 2 mars 2020 : Soutenance de thèse de Thibaud FACHE : Iridium-based synthetic ferrimagnets for spintronics

Thibaud FACHE, doctorant au sein de l'équipe "Nanomagnétisme et Electronique de spin" de l'Institut Jean Lamour, soutient sa thèse intitulée :

"Iridium-based synthetic ferrimagnets for spintronics"

 

Date et lieu :
Lundi 2 mars 2020 à 14h
Campus Artem, Nancy
Amphithéâtre 200

 

Composition du jury :

Directeur de thèse :

- M. Stéphane MANGIN
Professeur des Universités – HDR, Institut Jean Lamour, Université de Lorraine – CNRS UMR7198

Co-directeur de thèse :

- M. Sébastien PETIT-WATELOT
Maître de Conférences – Institut Jean Lamour Université de Lorraine – CNRS UMR7198

 Rapporteuses :

- Mme Liza HERRERA DIEZ
Directrice de recherche – HDR, C2N CNRS/Université Paris Saclay

- Mme Claire BARADUC
Directrice de recherche - HDR, SPINTEC CEA Grenoble

Examinateurs :

- M. Pietro GAMBARDELLA
Professeur des Universités - ETH Zürich

- M. Michel VIRET
Directeur de recherche – HDR, LNO CEA Paris Saclay

 

 

Résumé :
Les matériaux ferrimagnétiques de synthèse à aimantation perpendiculaire ont été étudiés extensivement lors de la dernière décennie. Leurs propriétés d’électronique de spin, notamment en ce qui concerne les propagations de parois magnétiques par l’injection d’un courant, en font des candidats idéaux pour les applications de mémoires magnétiques de type racetrack. Du fait de propriétés remarquables concernant d’une part la génération et le transport de courant de spin par couple de spin orbite, et d’autre part le couplage d’échange de type RKKY, l’iridium est un excellent candidat en tant que matériau de spacer pour les matériaux ferrimagnétiques de synthèse. Dans ce manuscrit, nous étudions des multicouches ferrimagnétiques de synthèse composées de deux couches de cobalt séparées par un spacer d’iridium. Nous présentons d’une part l’optimisation de la croissance de tels matériaux, de sorte à obtenir un système modèle en vue d’applications pour des « racetrack memories ». Nous maximisons ainsi le couplage d’échange antiferromagnétique entre les couches de cobalt et l’aimantation à rémanence. D’autre part, nous étudions les propriétés de transport de spin de l’iridium grâce à des méthodes de résonance magnétique par pompage en spin. Nous en concluons que les matériaux ferrimagnétiques de synthèse à base d’iridium sont des systèmes modèles pour la fabrication de « racetrack memories ».

Mots-clés : Couple de spin orbite, mémoires magnétiques racetrack, nanomagnétisme, couches minces, iridium , électronique de spin

 

Summary :
Synthetic ferrimagnets with perpendicular magnetic anisotropy have been studied extensively in the past decades. Their outstanding properties in terms of spintronics, especially concerning the current-induced magnetic domain wall propagation lead us to contemplate them as promising candidates as materials for magnetic racetrack memories. Besides, considering the remarkable properties of iridium concerning the transport and the generation of pure spin currents by means of spin orbit torque, as well as its large RKKY coupling properties, this material seems to be an excellent material as a spacer for synthetic ferrimagnets. In this manuscript, we study magnetic multilayers composed of two magnetic layers of cobalt separated by an iridium spacer. We optimise the growth of these multilayers by choosing the most adequate thicknesses, so as to obtain a model system for racetrack memories applications. Thus, we maximise the antiferromagnetic exchange between the cobalt layers, and the remanence magnetisation. Besides, we study the spin current generation and transport properties of iridium by spin pumping ferromagnetic resonance means. We draw the conclusion that iridium-based synthetic ferrimagnets can be considered as model systems for racetrack memory technology.

Keywords : Spin orbit torque, magnetic racetrack memory, nanomagnetism, thin films, iridium, spintronics