Dynamique des parois de domaine déplacées par courant dans des pistes de

(Ga,Mn)(As,P) à anisotropie perpendiculaire

Encadrant : A.Lemaitre, V.Jeudy

T.Niazi, J.Curiale, A.Lemaitre, G.Faini

J.Ferré, A.Thiaville

PLAN

1. TRANSFERT DE SPIN2. ORIGINE DU FERROMAGNÉTISME DANS LE

(Ga,Mn)(As,P)3. DYNAMIQUE DES PAROIS SOUS CHAMP

MAGNÉTIQUE4. NANOFABRICATION 5. PREMIERS RÉSULTATS6. CONCLUSION

TRANSFERT DE SPIN

Mjj

Le déplacement d’une paroi dû à un courant est le phénomène de transfert de spin ou “Spin Transfer Torque”, prédiction de Berger (79).

Temps

J JDéplacement de paroi de domaine sous courant polarisé en spin

dans une piste de 2µm de large CreepDepinning

Flow

But : Comprendre les mécanismes qui gouvernent la dynamique des parois sous courant polarisé en spin dans GaMnAs

GaMnAs/GaInAs

ORIGINE DU FERROMAGNÉTISME DANS LE (Ga,Mn)(As,P)Structure Zinc Blende

S=5/2

Ferromagnétisme induit par l’interaction d’échange de Zener entre le spin des

porteurs (trous) et le moment magnétique du Mn

Dépendance de l’anisotropie magnétique des paramètres suivants :

•Dopage en manganèse. •Température.•Contrainte épitaxiale.•Densité de porteurs libres.

T.Dietl et al, PRB 63, 195205 (2001)

Influence de la contrainte sur l’anisotropie

(Ga,Mn)As

(Ga,Mn)(As,P)

DYNAMIQUE DES PAROIS SOUS CHAMP MAGNÉTIQUE

Dynamique des parois sous champ magnétique dans le (Ga,Mn)As à anisotropie perpendiculaire

C. Gourdon et al,PRB 80, 161202 (2009)

Stationnaire

Précessionnel

Mise en évidence d’une anisotropie de la vitesse de propagation des parois de domaine sous champ magnétique

Précessionnelasymptotique

Hw

GaMnAs en tension sur substrat GaInAs

PROBLÉMATIQUE

• Quels sont les mécanismes qui gouvernent le déplacement de paroi sous courant polarisé en spin ?

•Comment évolue la dynamique de déplacement des parois en fonction de la concentration en manganèse et en phosphore ?

• Lorsque les parois sont déplacées sous courant polarisé en spin, leur vitesse de déplacement est-elle également anisotrope?

NANOFABRICATION

•Echantillons élaborés par Epitaxie par Jets Moléculaires (EJM) à 250°C.

• Un recuit à 250°C ex situ pendant 1heure améliore la température de Curie.

• L’incorporation de P dans la couche de (Ga,Mn)As induit une contrainte épitaxiale en tension. Elle permet d’obtenir une anisotropie magnétique perpendiculaire.

• L’architecture finale est réalisée par lithographie électronique.

GaAs

[001] substrate

(Ga,Mn)AsP

Vue de profil d’une piste

Vue de dessus

[001]Easy axis

PistesLongueur : 100µmÉpaisseur : 50nm

Largeur : 4 ; 2 ; 0.5 µm

375 µm

50 nm

Pistes

Réservoir

PREMIERS RÉSULTATS

[100 ] [Mn]=10.4%, [P]=11.3%, Tc= 105K, T= 95K

[1-10]

[110]

[Mn]=10.4%, [P]=7%, Tc= 120K, T= 110K

PREMIERS RÉSULTATS

[110]

[1-10]

[Mn]=7%, [P]=8.8%, Tc= 120K, T= 40K

[Mn]=7%, [P]=7%, Tc= 85K, T= 75K

PREMIERS RÉSULTATS

[Mn]=10.4%, [P]=11.3%, Tc= 105K, T= 95K

Régime de Creep

Régime de depinning

Pas de régime stationnaire ??

CONCLUSION

-Pour l’instant, pas de signature d’une anisotropie planaire dans la dynamique de déplacement de paroi. L’échantillon qui présente une faible anisotropie perperpendiculaire (structure labyrinthe) reste à étudier.

- Le régime stationnaire n’est pas atteint. Pourquoi ?

Projets à moyen terme :

Étude de l’influence du type de paroi (Bloch ou Néel) sur la dynamique des parois (différentes épaisseurs de (Ga,Mn)(As,P)).

Organisation en domaines sous un faible courant de spin

Merci pour votre attention