Mesurer les excitations magnétiques d’un cristal magnonique
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Dans un matériau ferromagnétique, une excitation peut produire un mouvement de précession des moments magnétiques à des fréquences supérieures au GHz. Cette excitation peut être de la lumière (diffusion Brillouin), électromagnétique (résonance ferromagnétique), électrique (transfert de spin) ou acoustique. Lors de la précession, les moments magnétiques peuvent bouger en phase (vecteur d’onde k=0) ou avec un certain déphasage (vecteur d’onde k≠0). Dans ce dernier cas, on parle d’ondes de spin. Les physiciens s’intéressent depuis peu à la propagation des ondes de spin dans des cristaux magnoniques (analogues aux cristaux photoniques mais présentant une configuration magnétique périodique) pour des applications dans le transport et le traitement de l’information.
Des membres de l’équipe « Croissance et propriétés de systèmes hybrides en couches minces » de l’INSP ont réalisé une étude complète de la dynamique de l’aimantation d’une couche mince de fer implantée d’atomes d’azote qui présente, naturellement, une configuration magnétique périodique et très ordonnée, typique des cristaux magnoniques (Figure 1). Elle porte sur les excitations magnétiques de ce système périodique en fonction du champ magnétique externe à k=0. L’intérêt de cette étude, menée par diffusion Brillouin (en collaboration avec l’université de Pérouse), Résonance Ferromagnétique large-bande (INSP) et par simulations micromagnétiques (Mumax3, INSP) est double : la distribution spatiale des modes excités est étudiée en détail et la sensibilité des techniques expérimentales est discutée à l’aide de règles de sélection. Ce dernier point, très général, permet de mieux profiter de la complémentarité des méthodes spectroscopiques pour appréhender la dynamique des cristaux magnoniques.
Référence
« Magnetization dynamics of weak stripe domains in FeN thin films : a multi-technique complementary approach »
I. S. Camara, S. Tacchi, L.-C. Garnier, M. Eddrief, F. Fortuna, G. Carlotti, and M. Marangolo
Journal of Physics : Condensed Matter, 29, 465803 (2017)
Contact
Massimiliano Marangolo : massimiliano.marangolo(at)insp.jussieu.fr
