Manipulation de skyrmions magnétiques dans des nanostructures magnétiques ultrafines

Publié le : 15 juillet 2019

La découverte récente de structures magnétiques de taille nanométrique appelées skyrmions magnétiques a ouvert une nouvelle voie pour manipuler l’aimantation à l’échelle nanométrique[1,2]. Les skyrmions magnétiques se caractérisent par une structure de spin chirale et topologiquement non triviale, c’est-à-dire que leur texture d’aimantation ne peut pas être transformée de manière continue vers l’état uniforme sans entraîner une singularité (voir figure 1). Les skyrmions peuvent également être manipulés par des courants électriques dans le plan, ce qui a conduit à de nouveaux concepts de mémoires magnétiques non volatiles et de dispositifs logiques où les skyrmions dans des nanopistes codent d’information. La taille nanométrique des skyrmions, combinée à la faible densité de courant nécessaire pour induire leur mouvement, ouvre la voie à des dispositifs avec une combinaison sans précédent de haute densité de stockage, de grande rapidité d’exécution et de faible consommation d’énergie. Bien que prévus à la fin des années 1980, des skyrmions magnétiques ont été observés pour la première fois en 2009 dans des films minces d’aimants chiraux B20 et plus tard dans des films épitaxiaux ultrafins à basse température. Récemment, des skyrmions magnétiques ont été observés à température ambiante dans des films minces ultrafins pulvérisés, ce qui constitue un premier pas vers la réalisation pratique de dispositifs logique et mémoire basés sur les skyrmions. En particulier, Spintec a récemment démontré des skyrmions magnétiques à température ambiante de taille de l’ordre de la 100 nm dans des nanostructures ultra-minces de Pt/Co/MgO à champ magnétique externe nul[3] ainsi que leur manipulation par des courants électriques. L’objectif de la thèse sera de faire progresser les connaissances fondamentales en vue d’applications technologiques pour la mémoire et la logique. En particulier, il s’agira de développer des systèmes de matériaux nouveaux et inexplorés pour obtenir des skyrmions à l’échelle nm stables à température ambiante et permettre leur manipulation rapide et fiable par le courant. Cette thèse expérimentale s’appuiera sur l’ensemble des méthodes et techniques expérimentales utilisées pour la mise au point et la caractérisation de dispositifs spintronique : dépôt par pulvérisation cathodique, caractérisation magnétique, nanofabrication, caractérisation par magnéto-transport et par microscopie magnétique (MFM), expériences de microscopie magnétique haute-résolution basée sur les rayons X, STXM ou XMCD-PEEM dans différents synchrotrons européens.

[1] A. Fert, V. Cros, and J. Sampaio, Nat. Nanotechnol. 8, 152 (2013) [2] N. Nagaosa and Y. Tokura, Nat. Nanotechnol. 8, 899 (2013) [3] O. Boulle et al., Nat. Nanotechnol. 11, 449 (2016).

En naviguant sur notre site, vous acceptez que des cookies soient utilisés pour vous proposer des contenus et services adaptés à vos centres d’intérêts. En savoir plus
X