REALISATION DE MICROCIRCUIT HYPERFREQUENCE POUR L’EXCITATION ET L’ETUDE DYNAMIQUE DE MULTICOUCHES
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FAIBLE DISPERSION DE COERCITIVITE DANS LES RESEAUX DE NANOSTRUCTURES FABRIQUES PAR IRRADIATION. T. Devolder, C. Chappert, V. Mathet Institut d’Electronique Fondamentale, UMR CNRS 8622, Université Paris sud, 91405 Orsay, France. Tél. 01 69 15 78 37 E-mail thibaut.devolder@ief.u-psud.fr Y. Suzuki, Y. Yokoyama National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Electronics Institute, AIST Tsukuba Central 2, Umezono 1-1, Tsukuba, 305-8568, Japon. H. Bernas. Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse, UPR CNRS 6412, Université Paris-Sud, 91405 Orsay, France. Les nanostructures magnétiques ont souvent été proposées comme moyen potentiel d’améliorer la densité de stockage d’information des disques durs. Néanmoins, le survol d’un milieu structuré suppose que ce dernier soit suffisamment plat, ou tout au moins régulier. De plus, les propriétés de chacune des nanostructures doivent être aussi identiques que possible. Or de nombreuses études [1] ont montré que lorsque le champ coercitif est défini par une barrière de nucléation, celui-ci présente une dispersion très significative d’une structure à l’autre. Dans cet article, nous présentons une façon de fabriquer des nanostructures planes de coercitivité très reproductibles. La méthode repose sur l’irradiation d’alliage CoPt 3d’épaisseur judicieusement choisie. Pour des couches minces à anisotropie uniaxiale orientée suivant la normale à la surface, il y a une gamme ...
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FAIBLE DISPERSION DE COERCITIVITE DANS LES RESEAUX DE
NANOSTRUCTURES FABRIQUES PAR IRRADIATION.
T. Devolder, C. Chappert, V. Mathet
Institut d’Electronique Fondamentale, UMR CNRS 8622, Université Paris sud, 91405 Orsay,
France. Tél. 01 69 15 78 37 E-mail thibaut.devolder@ief.u-psud.fr
Y. Suzuki, Y. Yokoyama
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Electronics Institute,
AIST Tsukuba Central 2, Umezono 1-1, Tsukuba, 305-8568, Japon.
H. Bernas.
Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse, UPR CNRS 6412,
Université Paris-Sud, 91405 Orsay, France.
Les nanostructures magnétiques ont souvent été proposées comme moyen potentiel
d’améliorer la densité de stockage d’information des disques durs. Néanmoins, le survol d’un
milieu structuré suppose que ce dernier soit suffisamment plat, ou tout au moins régulier. De
plus, les propriétés de chacune des nanostructures doivent être aussi identiques que possible.
Or de nombreuses études [1] ont montré que lorsque le champ coercitif est défini par une
barrière de nucléation, celui-ci présente une dispersion très significative d’une structure à
l’autre.
Dans cet article, nous présentons une façon de fabriquer des nanostructures planes de
coercitivité très reproductibles. La méthode repose sur l’irradiation d’alliage CoPt
3
d’épaisseur judicieusement choisie.
Pour des couches minces à anisotropie uniaxiale orientée suivant la normale à la surface, il y
a une gamme d’épaisseur pour laquelle la configuration magnétique d’équilibre consiste en
des domaines en bandes. La taille des domaines dépend fortement de la valeur exacte du
facteur de qualité [2], et les parois sont de type Bloch. Quand la période des bandes est petite,
l’échantillon est rempli de parois et apparaît comme désaimanté.
-4
-2
0
2
4
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
F=10
15
He/cm²
F=3x10
15
He/cm²
Non irradié
F=6x10
14
He/cm²
RotationKerr(deg.)
H (kOe)
Fig. 1 : Cycles d’hystérésis
mesurés
par
Effet
Kerr
magnéto-optique
polaire,
sur des films de CoPt
3
irradié à 10 keV avec des
ions Helium
.
Sur des alliages CoPt
3
d’épaisseur 15 nm et d’axe facile initialement perpendiculaire, nous
avons utilisé l’irradiation avec des ions He de façon à ajuster l’anisotropie magnéto-
cristalline au voisinage de l’anisotropie de forme (Fig. 1). Après irradiation, la rémanence
disparaît et le comportement magnétique indique la présence de domaines en bandes.
-2
-1
0
1
2
-0.3
0.0
0.3
RotationKerr(a.u.)
H(kOe)
Fig. 2 : Cycle d’hysteresis de 10
4
plots de diamètre 570 nm (cycle
bruité) et cycle d’un film non
irradié
de
CoPt
3
.
Une
pente
correspondante au signal de la
matrice
a
été
soustraite
au
premier cycle.
Afin de fabriquer des nanostructures, l’irradiation est faite au travers d’un masque de
résine fabriqué à la surface de l’échantillon. Les modifications s’opèrent partout sauf sous les
plots de résine. Après enlèvement de celle-ci, on obtient un échantillon plat (rugosité
rms < 2 Å) comprenant des plots à aimantation perpendiculaire insérés dans une matrice de
rémanence nulle.
Nous avons étudié leurs propriétés magnétiques par PMOKE (Fig.2) et MFM sous
champ (Fig. 3). La coercitivité des plots ne dépend pas de la taille des plots, contrairement au
cas des nanostructures gravés [1]. La coercitivité du réseau de plot est celle de la couche non
structurée, et les cycles d’hystérésis sont très similaires (Fig.2).
Les études MFM montrent de plus qu’aucune nucléation n’est requise pour retourner
l’aimantation des plots, car des parois peuvent être injectées par la matrice, qui agit comme
un «
réservoir de parois »
. Ce scénario est confirmé par le fait que les zones dont
l’aimantation s’est retournée sont toujours connectées à la matrice. Ceci est particulièrement
frappant lors qu’on désaimante à partir du champ coercitif : les zones non retournées sont
situées au centre des plots, entourées de zones retournées (Fig. 3C). Dans ces conditions, la
coercitivité de chacun des plots est un seuil de propagation de paroi et non un seuil de
nucléation, d’où une excellente reproductibilité des coercitivités.
A
B
C
Fig. 3 : Images MFM de la distribution d’aimantation dans des plots de 570 de diamètre.
Un champ perpendiculaire à la surface est appliqué.
(A)
: -170 Oe pour les 6 plots du haut,
-200 Oe pour les 6 suivants et -220 Oe pour les derniers. Les zones dont l’aimantation s’est
retournée apparaissent en noir.
(B)
: -400 Oe. Les zones retournées apparaissent en blanc.
(C)
: Etat après une désaimantation ac.
[1] J.P. Jamet et al.,
Phys. Rev. B
57
, 14320 (1998).
[2] N.Saito, et al.
J. Phys. Soc. Jap
,
19
, 116 (1964); C. Kittel,
Phys. Rev.
70
, 965 (1946).
