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Andersen, Ingrid Marie. 2D and 3D quantitative TEM mapping of CoNi nanowires

Andersen, Ingrid Marie (2020). 2D and 3D quantitative TEM mapping of CoNi nanowires.

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Résumé en francais

Les nanofils magnétiques constituent un domaine de recherche en plein essor. De section cylindrique, ils permettent la propagation des parois de domaines magnétiques à très grandes vitesses et des interactions fortes avec les ondes de spin, ce qui les rend particulièrement intéressants pour le développement de futurs composants de la spintronique. L'objectif de ce travail de thèse est de fournir une analyse quantitative et qualitative complète de la configuration magnétique locale dans des nanofils magnétiques cylindriques d'alliage CoNi à anisotropie magnétocristalline perpendiculaire en utilisant les techniques d'imagerie magnétique avancées de la microscopie électronique à transmission (MET), principalement axées sur l'holographie électronique (HE). Une étude corrélative entre les propriétés structurales, les variations locales de composition et les configurations magnétiques de ces nanofils a été réalisée. De plus, les configurations tridimensionnelles (3D) complexes des domaines et des parois magnétiques ont été analysées par tomographie holographique de champ vectoriel (THCV) afin d'obtenir les trois composantes de l'induction magnétique. Enfin, un protocole a été développé pour étudier in situ par microscopie de Lorentz la configuration magnétique de ces nanofils lors de l'injection d'impulsions de courant. La première partie de ce travail est focalisée sur la corrélation des configurations magnétiques de nanofils individuels de CoNi avec les propriétés structurales et chimiques locales. L'orientation de la phase cristalline a été cartographiée en diffraction électronique par précession et combinée à des mesures de composition par spectroscopie de perte d'énergie des électrons. Les résultats révèlent une coexistence de grains de phase cfc et de phase hcp, cette dernière présente sa direction cristallographique c orientée presque perpendiculairement à l'axe du nanofil. Cette coexistence de phases cristallographiques est à l'origine de variations localisées et abruptes de la configuration magnétique. Deux nanofil configurations principales ont été observées : une chaîne d'états transversaux par rapport à l'axe du, de type vortex, et un état longitudinal. Nous avons observé que les états transversaux sont liés à la phase hcp possédant une forte anisotropie magnétocristalline perpendiculaire, ce que confirment les simulations micromagnétiques. Une autre partie de ce travail concerne l'étude de la structure magnétique 3D des domaines et des parois de domaines dans la phase hcp. Cette étude a été menée pour des états rémanents différents en fonction de l'application d'un champ de saturation perpendiculaire et parallèle à l'axe du nanofil. Les mesures ont été réalisées par la méthode THCV afin d'extraire les trois composantes de l'induction magnétique et reconstruire en 3D la configuration magnétique locale du nanofil. Les résultats montrent une stabilisation d'une chaîne de vortex dans le cas d'une saturation perpendiculaire, et des états d'enroulement longitudinaux séparés par des parois de domaine transversales après l'application d'un champ externe parallèle à l'axe du fils. La dernière partie du manuscrit présente les résultats obtenus en microscopie de Lorentz in situ démontrant la possibilité de manipuler les parois des domaines magnétiques d'un nanofil de CoNi par injection d'impulsions électriques. Cette preuve de concept est considérée comme le précurseur des observations in situ de la dynamique des parois de domaines en EH. Un protocole précis, axé sur les étapes cruciales de préparation des échantillons et les développements à poursuivre pour réaliser ces expériences délicates, est détaillé.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Snoeck, Etienne
Gatel, Christophe
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Centre d'Elaboration de Matériaux et d'Etudes Structurales (CEMES), UPR 8011
Mots-clés libres :Nanofils magnétiques - Domaines magnétiques - Parois de domaine - Anisotropie magnétocristalline perpendiculaire - Holographie électronique - Microscopie électronique à transmission - MET - Tomographie holographique de champ vectoriel - In situ - Microscopie Lorentz
Sujets :Physique
Déposé le :12 Mar 2021 16:48