Structure and magnetism of low-symmetry interfaces
Structure et magnétisme aux interfaces de basses symétries
par Alexandre WU-VIGNOLO sous la direction de Vincent REPAIN et de Amandine BELLEC
Thèse de doctorat en Physique
ED 564 Physique en Île-de-France

Soutenue le mardi 17 décembre 2024 à Université Paris Cité

Sujets
  • Films magnétiques
  • Interfaces (sciences physiques)
  • Magnétisme
  • Symétrie (physique)

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Mots clés
Magnétisme, Basse Symétrie, Interfaces, Effet Kerr Magnéto-Optique, Surfaces Chirales, Décompostion en Valeurs Singulières, Diffraction à Rayons X, Magnétométrie à échantillon vibrant, Figure de Pole, Cristallographie
Resumé
Dans cette thèse, nous étudions la structure des interfaces de basse symétrie et leur impact sur le magnétisme des films ferromagnétiques ultraminces. Les interfaces de basse symétrie sont créées par épitaxie de cobalt sur des surfaces dites chirales, c'est-à-dire des surfaces sans plan miroir. Le concept de surfaces chirales est discuté en détail, avec une attention particulière accordée à leur nomenclature et à la description de leur structure dans le cas des cristaux cubiques à faces centrées. Nous présentons tout d'abord notre étude de la structure de la surface chirale (643) et de films ultraminces de cobalt épitaxiés à travers les techniques de microscopie à effet tunnel (STM), de diffraction d'électrons lents et de diffraction de rayons X. Nous recherchons des signatures de la chiralité de la surface et des films ultraminces de cobalt sur les figures de diffractions et les images STM. Dans une deuxième partie, nous nous concentrons sur les propriétés magnétiques d'échantillons magnétiques fabriqués sur différentes surfaces chirales : Pt/Co/Pt/Au(643), Au/Co/Cu(643) et Au/Co/Cu(523). Une étude angulaire du champ coercitif par effet Kerr magnéto-optique (MOKE) et par magnétométrie à échantillon vibrant (VSM) révèle que ces échantillons ont un axe difficile d'aimantation dans le plan. Une étude plus approfondie du Pt/Co/Pt/Au(643) a montré qu'il possède un axe facile d'aimantation incliné avec une anisotropie magnétique anormalement élevée. Enfin, nous présentons une nouvelle technique de magnétométrie vectorielle utilisant la spectroscopie MOKE et la décomposition en valeurs singulières (SVD). Les résultats de la SVD montrent de bons accords avec la méthode traditionnelle utilisant des arguments de symétrie et avec les mesures VSM. Ils nous permettent de démontrer que le retournement de l'aimantation suit une trajectoire complexe dans ces échantillons. L'ensemble des résultats de cette thèse ouvre de nouvelles perspectives dans le domaine de l'électronique de spin.