Profil magnétique

Dans ce paragraphe, nous étudions plus précisément l’influence de l’interface chimique sur

le profil de l’aimantation de la bicouche en examinant la variation thermique de l’aimantation

par plan. Cette information n’est pas accessible expérimentalement mais elle permet néanmoins

de comprendre le phénomène de propagation de la mise en ordre par le biais des interactions

d’échange à courte portée.

•Profil abrupt

Nous avons représenté sur la figure 3.15 la variation de l’aimantation par plan en fonction

de la température pour certains plans atomiques dans le cas du profil de concentration abrupt.

Figure ^{3.15 – Variation thermique de l’aimantation par plan d’une bicouche Fe/Dy avec un}

profil de concentration abrupt.

Comme nous l’avons observé précédemment, ce sont les plans de Fe qui s’ordonnent à haute

température. Nous constatons par ailleurs que la variation thermique de l’aimantation du plan

de dysprosium situé à l’interface (notéi= 18) est très fortement influencée par la couche de fer

voisine puisqu’il se met en ordre presque à la même température que les plans de Fe, et s’aimante

très rapidement. Par effet de proche en proche, les plans de Dy "suivants" s’aimantent à des

températures de plus en plus faibles jusqu’à l’obtention d’une température de mise en ordre

proche de 250K pour les plans de Dy au coeur des couches (i= 16).

•Profil linéaire

Sur la figure 3.16 qui présente la variation de l’aimantation par plan en fonction de la

tem-pérature avec le profil de concentration linéaire, on constate tout d’abord que le comportement

magnétique par plan est nettement plus complexe que dans le cas précédent. On peut cependant

distinguer deux domaines, le premier pour lequel l’aimantation du plan est dominée par le fer,

le second où la situation est inversée.

Figure ^{3.16 – Variation thermique de l’aimantation par plan d’une bicouche Fe/Dy avec un}

profil de concentration linéaire.

Pour les plans de fer pur (plans 22 à 28,X

= 1), le comportement est analogue à celui des

plans de fer dans le cas du profil de concentration abrupt, la mise en ordre de ces plans a lieu

à haute température avec un comportement identique à celui du composé pur amorphe.

Les autres plans sont soumis à la forte influence des moments magnétiques de Dy répartis

dans le plan puisqu’ils correspondent à des alliages Fe

Dy

Fe

de concentration décroissante

en fer. Dès que X

= 0,80< X

, le dysprosium domine l’aimantation du plan. La mise en

ordre de ces plans intervient à haute température en raison des fortes interactions d’échange

Fe-Fe, induisant une mise en ordre rapide des moments magnétiques de Dy. Plus la concentration

en Dy par plan augmente, plus la température de mise en ordre du plan diminue (diminution

de la concentration en fer) avec une croissance de l’aimantation plus progressive que dans le cas

des plans purs en Fe et Dy. Ces plans ne sont jamais saturés du fait de l’interaction d’échange

Fe-Dy qui couple antiparallèlement les moments magnétiques de Fe et de Dy.

Pour les plans pur en Dy (16 et 17), la mise en ordre magnétique intervient à plus haute

température que dans le cas du composé pur et que dans le cas du profil de concentration

abrupt en raison de l’influence des plans adjacents.

Ces observations nous permettent de conclure que l’interface chimique est différente de

l’interface magnétique. En effet, l’interface magnétique distingue les plans dont l’aimantation

est contrôlée soit par le fer soit par le dysprosium.

•Profil de sonde

Nous avons tracé sur la figure 3.17 la variation thermique de l’aimantation par plan d’une

bicouche Fe/Dy avec un profil de sonde. Nous rappelons que dans ce cas, il n’existe aucun plan

pur en fer ou en dysprosium, et que par conséquent aucun plan n’aura une aimantation saturée.

Figure ^{3.17 – Variation thermique de l’aimantation par plan d’une bicouche Fe/Dy avec un}

profil de sonde.

La variation thermique de l’aimantation par plan dans ce cas est assez semblable au cas du

profil linéaire, avec cependant quelques différences importantes.

Tout d’abord, concernant les plans riches en Fe (X

= 0,90), on remarque que l’aimantation

de ces plans est faible (par rapport à la saturation). Pour les autres plans, l’aimantation est

plus importante puisque la concentration en fer diminue.

Dans ce cas, nous sommes donc en présence d’une couche de 8 plans atomiques dont la mise

en ordre est contrôlée par le Fe, mais dont l’aimantation est faible (i = 22 à 28). On a ensuite

une couche dont l’aimantation est contrôlée par le dysprosium, avec une aimantation d’autant

plus importante que le plan est riche en Dy.

•Alliage homogène

Dans le cas de l’alliage, puisque chaque plan atomique est modélisé par un alliage de même

composition, on obtient pour chaque plan le même comportement aux effets de bords près.

On peut résumer le profil d’aimantation en épaisseur, à basse température, selon le profil

de concentration considéré par la figure 3.18 qui représente le vecteur aimantation par plan.

La direction du vecteur aimantation globale est ici arbitraire puisqu’en l’absence d’un terme

d’anisotropie magnétique dans notre modèle, il n’y pas de direction privilégiée. Une flèche verte

indique que l’aimantation du plan est dominée par le Dy, une flèche bleue indique qu’elle est

dominée par le Fe. La longueur des flèches est proportionnelle à l’aimantation réduite de chaque

plan.

Figure 3.18 – Représentation du profil d’aimantation suivant l’épaisseur à basse température

((a) profil de concentration abrupt ; (b) profil de concentration linéaire ; (c) profil de sonde ; (d)

Alliage homogène).

3.3.4 Modélisation du profil de concentration de l’aimantation dans