Contrôle électrique des skyrmions magnétiques en vue d’applications de type capteur

Publié le : 15 juillet 2019

Les skyrmions sont des textures de spin à travers lesquelles l’aimantation suit une cycloïde, tournant dans l’un ou l’autre sens, ce qui définit la chiralité du skyrmion. Ces solitons topologiques suscitent actuellement un intérêt considérable tant pour la physique sous-jacente que pour leur potentiel applicatif, car ils sont déplaçables par un courant électrique. Par ailleurs, la possibilité d’ajuster les propriétés magnétiques d’interface par une tension de grille permet un contrôle des dispositifs spintroniques avec une faible puissance consommée et fournit un degré de liberté supplémentaire versatile, local et dynamique.

Dans ce contexte, nous avons récemment montré qu’une tension de grille peut non seulement créer et effacer les skyrmions, mais également modifier l’interaction Dzyaloshinskii-Moriya (DMI) responsable de leur stabilité. Une nouvelle origine du DMI a été révélée par nos expériences, ce qui permet d’entrevoir un contrôle du signe du DMI par tension de grille.

Dans cette thèse expérimentale, nous visons à observer ce changement de signe du DMI qui produira un changement de chiralité des skyrmions. Cette percée ouvrirait de nouvelles possibilités pour la manipulation des skyrmions, car un changement de chiralité inverserait le sens du mouvement induit par le courant.

De plus, ces configurations magnétiques chirales étant très sensibles au champ magnétique extérieur, des applications de type capteur magnétique sont envisagées. Nous avons d’ailleurs observé que la sensibilité de tels capteurs pourrait être modulée par une tension. Nous nous attacherons donc également à :

– contrôler les différentes contributions à l’interaction de Dzyaloshinskii-Moriya en jouant sur les matériaux ;

– optimiser la stabilité en température des skyrmions et leur sensibilité à une tension de grille, afin d’augmenter la sensibilité du capteur ainsi que son contrôle électrique ;

– caractériser la signature électrique des skyrmions en utilisant la microscopie magnéto-optique couplée à des mesures de transport.

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