Dynamique de l’'aimantation

Figure 1: Fréquences de résonance en fonction du champ planaire appliqué à une couche d’alliage de FePd.

La résonance ferromagnétique est une technique puissante pour caractériser les couches minces magnétiques. Elle donne des informations sur les paramètres magnétiques tel que l'anisotropie, l'aimantation, l'échange, etc. à partir de la position de raies de résonance et de leur évolution sous champ extérieur appliqué. Les spectres de résonance ferromagnétiques on été mesurés sur une couche mince d’alliage de FePd présentant une anisotropie magnétique perpendiculaire. En couche mince, pour réduire l’énergie de champ démagnétisant, l’aimantation se structure en domaines magnétiques séparés par des parois. L’aimantation est donc inhomogène dans la couche ce qui donne lieu à un spectre de résonance ferromagnétique plus complexe en particulier si la configuration des domaines est entrelacée. Dans notre cas nous avons obtenu une configuration en domaines magnétiques alignés et périodiques. cette régularité conduit à un spectre moins complexe présentant 3 résonances majeures (figure 1) et plus facile à modéliser.

 

Figure 2 : Spectres de résonance calculé a) modes résonants b) et c) la taille et l'orientation des ellipses montrent l'amplitude de vibration du moment. Le point rouge symbolise le relation de phase.

Pour modéliser la réponse ferromagnétique à un champ d’excitation radiofréquence, on utilise l'équation de Landau-Lifshitz-Gilbert dans le cadre de faibles excitations. Dans les cas les plus simples (aimantation uniforme par exemple) il est possible de trouver une solution analytique, mais dans notre cas, l’aimantation bien que périodique, n’est pas uniforme. Il faut alors se tourner vers la simulation numérique du problème discrétisé, pour déterminer la configuration statique d’équilibre mais aussi pour calculer la réponse linéaire à une excitation radiofréquence. Deux approches ont été proposées : -la méthode de la matrice dynamique où il s’agit de calculer la réponse linéaire pour chaque fréquence du spectre en résolvant le système linéarisé reliant l’excitation (le champ radio fréquence) et la réponse (aimantation) autour de la configuration statique. -la méthode temps-fréquence consistant à calculer la relaxation temporelle à une petit excitation impulsionnelle à l’instant initial t=0, puis à calculer la transformée de Fourier pour obtenir le spectre en fréquence. Ces deux méthodes permettent d’avoir accès non seulement au spectre des grandeurs moyennes comme l’aimantation totale, mais aussi aux modes résonnants (figure 2) afin de visualiser les zones de la couche qui contribuent le plus à la dynamique de l’aimantation. Ces résultats ont été publiés dans : J.M.M.M. 242 (2002) 1038 Eur. Phys. J. B 13, 445 (2000) Cette étude a été faite dans le cadre d’une collaboration impliquant Laboratoire Louis Néel (J.C. Toussaint), Laboratoire de Magnétisme de Bretagne (J. BenYoussef) et Dassault Aviation (N. Vukadinovic)

 

Maj : 17/10/2013 (60)

 

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