Cycles réguliers en Kerr polaire avec champ magnétique perpendiculaire

Ce premier type de mesure est réalisé grâce à un microscope à effet Kerr en configuration polaire. Le champ appliqué est alors perpendiculaire à la surface de l’échantillon et nous avons ainsi accès aux courbes Mz(HOOP) de notre couche. Nous avons donc mesuré à intervalles ré-

guliers cette composante perpendiculaire d’aimantation, Mz, le long de l’échantillon. Ce travail

de caractérisation est réalisé de manière systématique car il nous permet de manière assez rapide d’avoir une première idée quant aux propriétés magnétiques des différentes zones décrites précé- demment.

La figure4.2montre un exemple de scan réalisé par pas de 500µm sur un échantillon pleine plaque. En partant de la zone avec une plus fine épaisseur de Al, donc une plus fine épaisseur de Co non oxydé (cf haut de fig.4.2), nous pouvons remarquer que le champ coercitif, tout d’abord nul, croît de manière continue jusqu’à atteindre une valeur maximum de l’ordre de 12mT avant de décroître dans la zone "sous-oxydée".

Nous pouvons noter que l’allure des cycles diffère selon la zone de transition abordée (sur ou sous-oxydation). Alors que les cycles se resserrent jusqu’à atteindre une valeur de µ0Hcnulle du

côté sur-oxydé, à l’approche de la zone de sous-oxydation, les cycles d’hystérèse se courbent (cf fig. 4.2 c pour la position ≈ 49mm). Cet arrondissement du cycle est un témoin de l’existence d’une forte distribution de valeurs de champs coercitifs. On observe une très forte densité de nu- cléation, liée à l’inhomogénéité de l’interface (mélange de liaisons Co − Al et Co − O). Une perte du signal Kerr est aussi remarquée. Cela pourrait être dû au fait que, dans cette zone, nous sommes en présence d’un mélange entre domaines perpendiculaires et domaines inclinés. Ceci est induit par la non-homogénéité de l’oxydation pour ces épaisseurs d’aluminium. Nous sommes donc dans une configuration de type multi-domaines avec un renversement de l’aimantation qui ne s’opère pas de manière homogène (ceci étant justifié par l’observation d’une grande densité de nucléation).

FIGURE 4.2: a) Cycles Kerr ∝ Mz(HOOP) non normalisés, en Kerr polaire le long de l’échan-

tillon pleine plaque - pas de 500µm - Pour chacun des cycles, le signal Kerr est décalé d’un pas de 35 niveau de gris (u.a) en ordonnée pour faciliter la lecture. Un exemple de cycle seul traité a été donné au chapitre 3.

b) Valeurs de µ0Hc (mT ) extraites, en fonction de la position sur l’échantillon. Un rappel des

zones énoncées en section 4.1 est présent. En encart Images Kerr soustraites, prises à la volée après saturation de l’échantillon dans la direction foncée (soit avec un champ appliqué négatif) et sous l’application d’un champ de16mT . Elles représentent les différents processus de renver- sement d’aimantation sur un échantillon pleine plaque.

c) Zoom sur un cycle normalisé, courbé Kerr ∝ Mz(HOOP) dans la zone sous-oxydée (position

Deux régimes de renversement de l’aimantation existent : le régime dominé par la nucléation et le régime dominé par la propagation de parois de domaines.

Le régime de nucléation s’opère dans les couches présentant de nombreux défauts ou inho- mogénéités. Sous l’application d’un champ magnétique dépassant une certaine valeur critique, la barrière d’énergie utile à l’initiation du renversement est franchie. Des volumes d’activation, d’aimantation opposée à l’orientation de la couche, voient le jour. Dans le cas des zones décrites comme multi-domaines, ce procédé de renversement domine. Le renversement total de l’aiman- tation de ce type de couche est alors rendu possible par l’apparition d’une multitude de sites de nucléation et d’une légère propagation de leurs parois. Ce régime de nucléation est observé dans les zones de transition de notre échantillon et sont représentés en figure4.2b i et iii.

Ce procédé de nucléation simple ne fait qu’initier le renversement pour le deuxième régime, appelé régime de propagation. Le renversement total de l’aimantation de la couche est atteint grâce à la propagation des parois de domaines sous l’application d’un champ magnétique. Ces parois ont d’abord été créées par le processus de nucléation sur quelques sites. Le régime de pro- pagation a été observé dans la zone centrale de notre échantillon, pour les fortes valeurs de µ0Hc

(cf fig.4.2b ii).

Grâce à ces différentes observations, nous avons été capables de faire le parallèle entre les différents comportements de µ0Hc(ainsi que le régime de renversement observé) et les zones A,

B, C et D décrites à la section précédente et en figure4.1.

Nous avons fait figurer en figure 4.2b les différentes zones décrites précédemment. Le pas- sage de µ0Hcd’une valeur nulle (à partir de la position 24mm) jusqu’à sa valeur maximale est

donc considéré comme une transition de la zone D vers la zone B. La zone B, pour laquelle le coercitif est maximum et le régime de renversement est dominé par la propagation des parois, est considérée comme une zone de rotation uniforme (domaine unique). Enfin, la zone de "sous- oxydation" (pour des positions supérieures à 46mm) pour laquelle les valeurs de coercitifs sont dispersées et où le régime dominant est celui de nucléation, est apparentée à la zone A et présente une configuration de type multi-domaines.

Ce premier travail de caractérisation nous permet donc d’avoir une vue d’ensemble de notre échantillon et nous aide à déterminer les zones sur lesquelles nous voudrions nous focaliser. La variation de la coercivité étant plus forte dans les zones de transition, nous avons choisi ces régions pour les études sous champ électrique. Par la même occasion, nous étudierons le type de procédé de renversement de l’aimantation sous champ électrique .