• facebook
  • pinterest
  • twitter
  • rss
  • mail
  • Annuaire
  • Intranet
  • Webmail
  • Cloud
  • Contacts
  • Accès
  • Switch Language
    • frFrançais
    • enEnglish (Anglais)
INSTITUT DE PHYSIQUE ET DE CHIMIE DES MATERIAUX DE STRASBOURG
  • Laboratoire
    • Présentation
    • Organigramme
    • Services généraux
    • Notre politique qualité
    • Publications
    • Valorisation
    • Actualités
    • Evénements
    • Séminaires IPCMS
    • IPCMS en chiffres
    • ADDEPT
    • Actions grand public
    • 30 ans de l’IPCMS
  • Départements
    • Chimie des Matériaux Inorganiques (DCMI)
    • Matériaux Organiques (DMO)
    • Magnétisme des Objets NanoStructurés (DMONS)
    • Optique ultra-rapide et Nanophotonique (DON)
    • Surfaces et Interfaces (DSI)
  • Enseignement
    • Formations UNISTRA
    • Ecoles Doctorales
    • Master Matière Condensée et Nanophysique
    • Master Matériaux et Nanosciences (MNS)
    • Master Imagerie, Robotique, Ingénierie pour le Vivant (IRIV)
    • Masters Chimie
    • Ecole Universitaire de Recherche QMat
  • Equipex/Labex
    • UNION
    • UTEM
    • NIE
    • Inauguration des EquipEx
  • Partenariats
    • CARMEN – Laboratoire commun
    • Institut Carnot MICA
    • Start’Up SuperBranche
    • Fédération Matériaux et Nanosciences Alsace
    • Fondation pour la Recherche en Chimie
    • A l’International
      • LIA LaFICS
      • Collège doctoral franco-allemand
      • Rhin Solar
  • Plateformes
    • Nanofabrication
    • Microscopie Electronique
    • Plateforme de diffraction des rayons X
    • Caractérisation Optique
    • Calcul Scientifique
Navigation
Magnétisme des Objets NanoStructurés (DMONS) Equipes de Recherches du DMONS Magnétisme des nanostructures Couplage d’échange magnétique oscillant dans des multicouches Cobalt/Silicium déposées à 90 K

Couplage d’échange magnétique oscillant dans des multicouches Cobalt/Silicium déposées à 90 K

spip.php25Short Period Magnetic Coupling Oscillations in Co/Si Multilayers : Theory versus Experiment N. Yaacoub, C. Meny, O. Bengone, P. Panissod, Phys. Rev. Lett. 97, 257206 (2006)

Depuis la découverte dans les multicouches métalliques, du couplage d’échange indirect entre couches ferromagnétiques au travers d’une couche non magnétique ainsi que de la magnétorésistance géante, de nombreux travaux ont porté sur l’étude de structures artificielles métal ferromagnétique (MF)/isolant (I)/MF ou MF/semi-conducteur (Sc)/MF. C’est ainsi que la magnétorésistance tunnel a été mise en évidence dans des systèmes utilisant une couche isolante comme couche séparatrice. Dans le cas où la couche séparatrice est un semi-conducteur, les résultats sont plus contradictoires d’une expérience à l’autre ainsi qu’entre l’expérience et la théorie. Cela provient du mélange qui se forme à l’interface MF/Sc. En effet, dans ce système, il se forme très facilement des siliciures et / ou des alliages amorphes aux interfaces. Les propriétés magnétiques de ces multicouches sont alors fortement influencées par ce mélange. Ainsi, alors que Enkovaara et al (Phys. Rev. B 2000) ont prédit la présence d’oscillations de couplage à courte période dans des multicouches Cobalt/Silicium, celles-ci n’avaient encore jamais été observées expérimentalement.

Couplage d’échange calculé dans des multicouches Co/Si(n)/Co en fonction de l’épaisseur de silicium (en mRy sur l’échelle de gauche et en erg/cm2 pour pouvoir comparer avec l’expérience sur l’échelle de droite). Les valeurs (positives) négatives correspondent à un couplage (anti) ferrromagnétique des couches de cobalt magnétiques.

Couplage d’échange calculé dans des multicouches Co/Si(n)/Co en fonction de l’épaisseur de silicium (en mRy sur l’échelle de gauche et en erg/cm2 pour pouvoir comparer avec l’expérience sur l’échelle de droite). Les valeurs (positives) négatives correspondent à un couplage (anti) ferrromagnétique des couches de cobalt magnétiques.

Dans le but de limiter la mobilité atomique au moment du dépôt et donc la diffusion atomique aux interfaces Cobalt/Silicium, nous avons élaboré des multicouches Co/Si par pulvérisation cathodique, à basse température (90 K). Dans ce travail, nous avons montré que le dépôt des multicouches Co/Si à 90 K limite le mélange à l’interface à une épaisseur de l’ordre de 5 plans atomiques (contre 25 à 50 plans atomiques lorsqu’elles sont déposées à température ambiante). Cette réduction du mélange aux interfaces a permis de mettre en évidence expérimentalement, et pour la première fois, l’existence d’un couplage d’échange oscillant, entre les couches de Co au travers des couches de Si.

Le panneau supérieur de la figure ci-dessous montre des exemples de cycles d’hystérésis des multicouches Co/Si. On peut remarquer que par la modification de l’épaisseur de silicium d’une fraction de nanomètre, les courbes d’aimantations passent d’un champ à saturation faible à un champ à saturation fort. Cela est décrit en détails sur le panneau inférieur dans lequel l’énergie nécessaire pour saturer l’échantillon oscille en fonction de l’épaisseur de Si avec une période de 0,4 nm. Ce comportement est dû à la modification de la structure électronique du silicium lorsqu’il est confiné, en couches minces, entre deux couches de Co. Ces oscillations sont en accord avec le comportement attendu dans le cas d’un couplage d’échange magnétique oscillant tel que prédit par Enkovaara et confirmé par nos propres calculs. Il est remarquable que ces oscillations soient observées avec la même amplitude à basse température et à température ambiante. Ces résultats ouvrent la porte à de nouveaux développements tant en physique fondamentale que dans le domaine de l’électronique du silicium.

En haut : exemple de courbes d’aimantation de multicouches SitSinm/Co3nm. En bas : énergie nécessaire pour saturer les échantillons des multicouches Co/Si en fonction de l’épaisseur de Si. ction de l’épaisseur de silicium (en mRy sur l’échelle de gauche et en erg/cm2 pour pouvoir comparer avec l’expérience sur l’échelle de droite). Les valeurs (positives) négatives correspondent à un couplage (anti) ferrromagnétique des couches de cobalt magnétiques.

En haut : exemple de courbes d’aimantation de multicouches SitSinm/Co3nm. En bas : énergie nécessaire pour saturer les échantillons des multicouches Co/Si en fonction de l’épaisseur de Si.

Institut de Physique et de Chimie des Matériaux de Strasbourg

  • /Crédits
  • /Mentions légales
  • /Se connecter
Optimization WordPress Plugins & Solutions by W3 EDGE