I. 2.5 “Lift-off” [V]
IV.2 Auto-mouvement
IV.2.4 Automouvement ind´ ependant de l’excitation
Le d´eplacement par automouvement est un processus de dynamique intrins`eque `
a la paroi. Par cons´equent les cons´equences d’une transformation ATW-VW doivent ˆ
etre ind´ependante du type d’excitation utilis´e pour la d´eclencher.
IV.2.4.1 Transformation par un champ transverse puls´e
Une premi`ere mani`ere de d´eclencher la transformation est d’appliquer un champ magn´etique transverse en tous points de la structure. Pour y parvenir, des nanostruc-tures de mˆeme taille et en forme de “S” ont ´et´e fabriqu´ees. Cependant, pour cr´eer un champ transverse, on utilise le champ d’Œrtsed g´en´er´e pas un courant circulant dans une couche d’Al superpos´ee au Py. Pour s’assurer que le moins de courant pos-sible passe dans la couche magn´etique, on s´epare le Py et l’Al par une couhe de SiO. L’empilement est donc le suivant : sub/Pd (3.5nm)/Py (17.5nm)/SiO (10nm)/Al (30nm)/Pd(3.5nm). La figure IV.23 montre le calcul de la composante transverse du champ magn´etique g´en´er´e par un courant d’une densit´e de 1× 1012 A/m2 dans la couche de Al. La valeur obtenue au centre de la couche de Py est alors loin d’ˆetre n´egligeable, ici :≈ 18 mT. Remarquons que du fait de la superposition quasi-parfaite de la piste de Al sur celle du Py car d´epos´ees en mˆeme temps, le champ d’Œrsted est en tous points transverse `a la piste, et par cons´equent n’est pas moteur pour qu’une paroi se d´eplace le long de la piste.
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)*+,#&-# ).,#&-# *+,#&-# .,#&-# ,#&-#Fig. IV.23: Calcul de la composante transverse du champ d’Œrtsed g´en´er´e par un courant circulant dans la piste de Py. Le code de couleur est indiqu´e en Oersted.
On pr´epare alors des ATWs avec la mˆeme m´ethode que dans le paragraphe pr´ec´edent (fig IV.24 (a) & (b)). On applique ensuite un courant qui g´en`ere un champ transverse de l’ordre de plusieurs dizaines de milliTeslas. L’´evaluation de ce champ n’est pas ais´ee car les pistes ont ´et´e plac´ees par paire dans les lignes coplanaires et donc l’estimation pr´ecise du courant dans chacune des pistes n’est pas ´evidente. Ce-pendant dans les exp´eriences de la figure IV.24 un champ de 45 mT est une bonne
estimation. Ce champ est appliqu´e pendant 1 ns. Les ATWs se sont alors trans-form´ees en VWs effectuant des d´eplacements de 1.76 µm (fig IV.24 (b)) et −1.5 µm (fig IV.24 (b)). Concernant l’amplitude des d´eplacements, un comportement exacte-ment similaire `a la transformation sous courant est observ´e. Cependant, il n’est pas possible d’obtenir l’information sur le cœur de vortex car l’´epaisseur des couches de SiO et d’Al r´eduisent fortement la r´esolution du microscope. Toutefois on note que les deux asym´etries des ATW sont oppos´ees au d´epart.
Ceci prouve bien que l’automouvement n’est pas li´e `a l’excitation mais est bien un ph´enom`ene intrins`eque de la dynamique de paroi.
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Fig. IV.24: Mise en ´evidence exp´erimentale de l’effet d’automouvement dans le cas de transformations ATW-VW induites par un champ magn´etique transverse. Des ATWs d’asym´etries oppos´ees (a,c) sont transform´ees par champ transverse de 45 mT en VWs (b,d).
IV.2.4.2 Transformation par la perturbation de la pointe MFM
L’action de la pointe MFM sur la ATW est l’autre mani`ere de d´eclencher une transformation. En effet, pour faire l’image d’une paroi au MFM il faut interagir avec elle. On est donc susceptible de cr´eer une perturbation assez importante pour faire basculer la ATW vers son ´etat stable (VW). La figure IV.25 met en ´evidence une telle situation. On commence par faire l’image magn´etique de la structure qui pr´esente alors deux parois : une ATW et en aval, une VW (fig IV.25 (a)). Le sens de balayage lent est indiqu´e par une fl`eche blanche. Prenant l’image retour, seule la VW reste (fig IV.25 (b)). Il n’y a aucune raison pour que la ATW disparaisse. On
peut en conclure qu’elle s’est transform´ee en cours d’image, permettant d’avoir les deux ´etats de la paroi sur la mˆeme. Aucune excitation (ni champ, ni courant) n’a ´
et´e appliqu´ee entre les deux images. La seule excitation restante possible est donc la perturbation de la pointe.
(a) (b)
Fig. IV.25: Mise en ´evidence exp´erimentale de l’effet d’automouvement dans le cas de transformations ATW-VW induites par la pointe MFM. La premi`ere image (a) est prise de bas en haut puis l’image retour (b) de haut en bas. Les fl`eches blanches indiquent le sens de balayage lent.
Ce ph´enom`ene est plus visible sur la figure IV.26. Une premi`ere image magn´etique de la structure compl`ete est faite (fig IV.26 (a)). Elle pr´esente deux ATWs. On recom-mence la mˆeme image dans le mˆeme sens de balayage (fig IV.26 (b)). Alors qu’un changement de contraste brutal est visible au niveau du demi-vortex “h´erisson” de la ATW du bas, une VW apparaˆıt en aval de la ATW. Une troisi`eme image (fig IV.26 (c)) est faite apr`es avoir appliqu´e une impulsion de courant de 3.8 × 1012 A/m2 pendant 1 ns. La ATW du haut est alors transform´ee en VW en effec-tuant un d´eplacement par automouvement de 1.2 µm. La ATW a disparu et la VW s’est d´eplac´ee de 470 nm attribu´e `a la seule contribution du transfert de spin (STT). La seule solution pour la disparition de la ATW du bas sur l’image (b) est qu’elle se soit transform´ee en VW sous l’action de la pointe MFM en effectuant un d´eplacement de 1.12 µm par automouvement comme dans le cas de la figure IV.25. Pour ces deux exp´eriences de transformation des ATWs en VWs par la pointe MFM, l’amplitude des d´eplacements obtenus est du mˆeme ordre de grandeur que les d´eplacements obtenus par STT ou par champ magn´etique transverse. Dans tous les cas o`u une transformation d´eclench´ee par la pointe MFM a ´et´e observ´ee, on a pu corr´eler l’inclinaison et le sens de d´eplacement. Cependant il faut faire attention au fait que la paroi en se transformant sous l’action de la pointe MFM ´evolue dans son
champ magn´etique qui tend `a diminuer le d´eplacement puisque l’interaction pointe-´echantillon est attractive. Ceci est donc une situation l´eg`erement diff´erente des cas des sections pr´ec´edentes.
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Fig. IV.26: Exp´erience r´eunissant trois d´eplacements de parois stimul´es de mani`eres diff´erentes dans une nanopiste de Pd/Py/Pd de 460 nm de large et 17.5 nm d’´epaisseur (couche magn´etique). (a) image MFM de l’´etat initial. Au cours de l’image (b) la ATW est transform´ee en VW par la pointe et effectue un d´eplacement de 1.12 µm par automouvement. Une impulsion de courant de 3.8 × 1012 A/m2 est appliqu´ee ce qui d´eclenche la transformation de la ATW du haut et d´eplace la VW du bas par pur STT (c). (d) est la superposition de (b) et (c) mettant en ´evidence les trois d´eplacements. Les fl`eches blanches repr´esentent le sens lent de balayage du microscope.
La figure IV.26 (d) est la superposition des trois images (a), (b) et (c). Elle compare alors directement trois ph´enom`enes qui peuvent mettre en mouvement une paroi : automouvement induit par une transformation ATW-VW d´eclench´ee par STT (∆q = 1.2 µm), automouvement induit par une transformation ATW-VW d´eclench´ee par la pointe MFM (∆q = 1.12 µm) et transfert de spin sur une VW (∆q = 0.47 µm) qui sera d´etaill´e plus loin.