04 février 2016
Les oscillateurs à transfert de spin : Synchronisation entre modes entretenues et modes atténués
Contact : Ursula EBELS

Montage expérimental pour les mesures du signal hyperfréquences - Credit Julien Ridouard

La plupart des applications des dispositifs spintroniques se trouvent dans le domaine du stockage de l’information, des mémoires magnétiques ou de la logique. Ils peuvent aussi apporter des solutions intéressantes pour la réalisation des composants microondes tels que des sources microondes ou détecteurs microondes. Ces applications reposent sur le fait qu’un courant polarisé en spin transfère un moment magnétique et compense ainsi les pertes intrinsèques des oscillations de l’aimantation. En conséquence, une oscillation entretenue (non-atténué) est induite dans la couche libre du dispositif magnéto-résistif.

 

Bien qu’un grand nombre d’études expérimentales peut être expliqué dans le cadre d’un modèle d’une couche libre indépendante, voir Fig. 1a,b, nos résultats expérimentaux sur des vannes de spin sont en désaccord avec un tel modèle. Notamment, il en existe des déviations importantes et non-continues dans la dispersion fréquence-champ, voir Fig. 1c.

 

Fig. 1.

 

A l’aide des simulations macrospin, nous avons pu démontrer que ces déviations sont dues à des interactions dynamiques dipolaires entre les oscillations entretenues de la couche libre et les oscillations atténués de la couche polarisante, voir Fig. 1a. En effet la fréquence des oscillations entretenues diminue en augmentant la densité du courant polarisé en spin. Quand la fréquence de cette oscillation entretenue, ou un de ces harmoniques, est proche à la fréquence d’un des modes atténués, les champs dipolaire, radiés par la couche libre peuvent exciter de manière résonante les modes atténués de la couche polarisante. En conséquence un nouvel mode hybridé se forme dans une certaine gamme de courant et champ appliqué pour lequel les fréquences du mode entretenue et du mode atténué sont synchronisé en fréquence. Ceci résulte en des modifications importante de la dispersion fréquence-champ voir des sauts discontinus qui sont accompagnés par une diminution de la largeur de raie, voir Fig. 1d,e.

 

Ces résultats nous ont permis d’obtenir une première vision sur le rôle que jouent les interactions dipolaires entre couches sur la dynamique non-linéaire des oscillations induite par transfert de spin. L’intérêt est d’explorer et exploiter ces effets d’interaction, afin d’optimiser les performances microondes pour les applications. 

 

Ces études ont été réalisées à INAC/SPINTEC en collaboration avec le CEA/LETI.

 

Fig. 2. Montage expérimental pour les mesures du signal hyperfréquences : La puce avec plusieurs dispositifs est placée dans l'entrefer d'un éléctro-aimant. Le contacte électrique d'un dispositif spintronique est réalisé par des sondes hyperfréquences et des lignes de transmissions (voir inset) qui entourent le dispositif spintronique (voir photo MEB).

 

Source : Non-linear mode interaction between spin torque driven and damped modes in spin torque nano-oscillators

M. Romera, E. Monteblanco, F. Garcia-Sanchez, B. Delaët, L. D. Buda-Prejbeanu and U. Ebels

Appl. Phys. Lett. 106, 192405 (2015); http://dx.doi.org/10.1063/1.4921097

 

Contact :  Ursula EBELS ( )

 

 

Maj : 08/02/2016 (1154)

 

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