Reduction of magnetostatic interactions in self-organized arrays of nickel nanowires using atomic layer deposition

Ordered arrays of magnetic nanowires are commonly synthesized by electrodeposition in nanoporous alumina templates. Due to their dense packing, strong magnetostatic interactions prevent the manipulation of wires individually. Using atomic layer deposition we reduce the diameter of the pores prior to electrodeposition. This reduces magnetostatic interactions, yielding fully remanent hysteresis loops. This is a first step towards the use of such arrays for magnetic racetrack memories

Ordered arrays of magnetic nanowires investigated by polarized small-angle neutron scattering

Polarized small-angle neutron scattering (PSANS) experimental results obtained on arrays of ferromagnetic Co nanowires ($\phi\approx13$ nm) embedded in self-organized alumina (Al$_{2}$O$_{3}$) porous matrices are reported. The triangular array of aligned nanowires is investigated as a function of the external magnetic field with a view to determine experimentally the real space magnetization $\vec{M}(\vec{r})$ distribution inside the material during the magnetic hysteresis cycle. The observation of field-dependentSANSintensities allows us to characterize the influence of magnetostatic fields. The PSANS experimental data are compared to magnetostatic simulations. These results evidence that PSANS is a technique able to address real-space magnetization distributions in nanostructured magnetic systems. We show that beyond structural information (shape of the objects, two-dimensional organization) already accessible with nonpolarized SANS, using polarized neutrons as the incident beam provides information on the magnetic form factor and stray fields \textgreek{m}0Hd distribution in between nanowires.Comment: 13 pages, 10 figures, submitted to Phys. Rev.

Observation of Bloch-point domain walls in cylindrical magnetic nanowires

Topological protection is an elegant way of warranting the integrity of quantum and nanosized systems. In magnetism one example is the Bloch-point, a peculiar object implying the local vanishing of magnetization within a ferromagnet. Its existence had been postulated and described theoretically since several decades, however it has never been observed. We con rm experimentally the existence of Bloch points, imaged within domain walls in cylindrical magnetic nanowires, combining surface and transmission XMCD-PEEM magnetic microscopy. This opens the way to the experimental search for peculiar phenomena predicted during the motion of Bloch-point-based domain walls

Broadband Setup for Magnetic-Field-Induced Domain Wall Motion in Cylindrical Nanowires

In order to improve the precision of domain wall dynamics measurements, we develop a coplanar waveguide-based setup where the domain wall motion should be triggered by pulses of magnetic field. The latter are produced by the Oersted field of the waveguide as a current pulse travels toward its termination, where it is dissipated. Our objective is to eliminate a source of bias in domain wall speed estimation while optimizing the field amplitude. Here, we present implementations of this concept for magnetic force microscopy (MFM) and synchrotron-based investigation

Réalisation de nanostructures magnétiques par voie électrochimique. Etude par STM in-situ de la croissance de films ultraminces de Ni, Co et Fe sur Au(111). Magnétisme des films de cobalt ultraminces électrodéposés.

This work investigates the nucleation and electrochemical growth of ultrathin magnetic films (co, ni, fe) on surfaces at (111) in relation to their perpendicular anisotropy properties (ap) in the case of co/au films. This is very dependent on the quality of the interfaces and the structure of the depot. The influence of the potential and the chemistry of the solution has been studied (comparison of the cl and scn ions ). For all the metals in cl medium, the in-situ stm images show, at low surges, a nucleation occurring at the elbows of surface reconstruction after an atom exchange mechanism. At high power surges, we see almost 2d growth. The first layer that nucleus is monoatomic almost relaxed in the case of nickel. In the case of cobalt, it is a two-layer under 4-5% tension. They are accommodated by the formation of an alloy at the interface au/co. The results are preliminary for iron. Increasing the rate of deposition leads to an increase in the roughness of the surface of the deposit and the density of stacking errors in the cobalt layers whose structure is hc. In the scn environment, we observe the formation of a single layer under potential, followed by a 3d growth in surge regime. This change in growth pattern results from the presence of a layer of thiocyanate adsorbed on the gold as well as on the upd layer. The measurements moke ex-situ and agfm in situ revealed an ap in the films co/au, which depends on the applied potential and the type of anion in solution. It results from a strong interface anisotropy at the interface to/co due to the presence of constraints. The thickness t* at which the magnetization passes in the plane is 7 pa, in middle cl and for a cu/co/au structure. This value is comparable or even better than that of the mbe layers. The co/solution interface contributes more unfavourably to anisotropy, and differently depending on the type of anion, than the co/uhv interface.Ce travail etudie la nucleation et la croissance electrochimique de films magnetiques ultraminces (co, ni, fe) sur des surfaces au(111), en relation avec leur propriete d'anisotropie perpendiculaire (ap) dans le cas des films co/au. Cette derniere est tres dependante de la qualite des interfaces et de la structure du depot. L'influence du potentiel et de la chimie de la solution ont ete etudiees (comparaison des ions cl et scn ). Pour tous les metaux en milieu cl, les images de stm in-situ montrent, aux faibles surtensions, une nucleation se produisant aux coudes de la reconstruction de surface apres un mecanisme d'echange d'atome. Aux fortes surtensions, on observe une croissance quasi 2d. La premiere couche qui nuclee est monoatomique quasiment relaxee dans le cas du nickel. C'est une bicouche sous tensions de 4-5% dans le cas du cobalt. Elles sont accommodees par la formation d'un alliage a l'interface au/co. Les resultats sont preliminaires pour le fer. Augmenter la vitesse de depot entraine une augmentation de la rugosite de la surface du depot et de la densite de fautes d'empilement dans les couches de cobalt dont la structure est hc. En milieu scn, on observe la formation en sous potentiel d'une monocouche, suivie d'une croissance 3d en regime de surtension. Ce changement de mode de croissance resulte de la presence d'une couche de thiocyanate adsorbee sur l'or ainsi que sur la couche upd. Les mesures moke ex-situ et agfm in-situ ont revele une ap dans les films co/au, qui depend du potentiel applique et du type d'anion en solution. Elle resulte d'une forte anisotropie d'interface a l'interface au/co due a la presence de contraintes. L'epaisseur t* a laquelle l'aimantation passe dans le plan est 7 pa, en milieu cl et pour une structure cu/co/au. Cette valeur est comparable voire meilleurs que celle des couches mbe. L'interface co/solution contribue plus defavorablement a l'anisotropie, et de maniere differente selon le type d'anion, que l'interface co/uhv

Power factor measurements of bismuth telluride nanowires grown by pulsed electrodeposition

International audienceThe power factors of bismuth telluride nanowires were determined. Large-scale thermopower measurements of the nanowire arrays were performed under a constant thermal gradient. The local electrical resistance of individual nanowires inside alumina matrix was investigated at ambient conditions by a conductive tip attached to an atomic force microscope (AFM). In order to prevent oxide formation on the nanowire tips, an Au electrode segment was electrochemically deposited onto the nanowires. The optimized structural properties led to a significant improvement of the electrical conductivity of the nanowires from 0.053 to 0.169 × 106 (Ω m)-1 and their Seebeck coefficient also increased moderately from 46.6 μV/K to 55 μV/K. Based on our measurement approach, the determined maximum power factor is 476.3 μW/mK2, which is one of the highest reported values for electrodeposited Bi2Te3 nanowires

REALISATION DE NANOSTRUCTURES MAGNETIQUES PAR VOIE ELECTROCHIMIQUE. ETUDE PAR STM IN-SITU DE LA CROISSANCE DE FILMS ULTRAMINCES DE NI, CO ET FE SUR AU(111). MAGNETISME DES FILMS DE COBALT ULTRAMINCES ELECTRODEPOSES

CE TRAVAIL ETUDIE LA NUCLEATION ET LA CROISSANCE ELECTROCHIMIQUE DE FILMS MAGNETIQUES ULTRAMINCES (CO, NI, FE) SUR DES SURFACES AU(111), EN RELATION AVEC LEUR PROPRIETE D'ANISOTROPIE PERPENDICULAIRE (AP) DANS LE CAS DES FILMS CO/AU. CETTE DERNIERE EST TRES DEPENDANTE DE LA QUALITE DES INTERFACES ET DE LA STRUCTURE DU DEPOT. L'INFLUENCE DU POTENTIEL ET DE LA CHIMIE DE LA SOLUTION ONT ETE ETUDIEES (COMPARAISON DES IONS CL ET SCN ). POUR TOUS LES METAUX EN MILIEU CL, LES IMAGES DE STM IN-SITU MONTRENT, AUX FAIBLES SURTENSIONS, UNE NUCLEATION SE PRODUISANT AUX COUDES DE LA RECONSTRUCTION DE SURFACE APRES UN MECANISME D'ECHANGE D'ATOME. AUX FORTES SURTENSIONS, ON OBSERVE UNE CROISSANCE QUASI 2D. LA PREMIERE COUCHE QUI NUCLEE EST MONOATOMIQUE QUASIMENT RELAXEE DANS LE CAS DU NICKEL. C'EST UNE BICOUCHE SOUS TENSIONS DE 4-5% DANS LE CAS DU COBALT. ELLES SONT ACCOMMODEES PAR LA FORMATION D'UN ALLIAGE A L'INTERFACE AU/CO. LES RESULTATS SONT PRELIMINAIRES POUR LE FER. AUGMENTER LA VITESSE DE DEPOT ENTRAINE UNE AUGMENTATION DE LA RUGOSITE DE LA SURFACE DU DEPOT ET DE LA DENSITE DE FAUTES D'EMPILEMENT DANS LES COUCHES DE COBALT DONT LA STRUCTURE EST HC. EN MILIEU SCN, ON OBSERVE LA FORMATION EN SOUS POTENTIEL D'UNE MONOCOUCHE, SUIVIE D'UNE CROISSANCE 3D EN REGIME DE SURTENSION. CE CHANGEMENT DE MODE DE CROISSANCE RESULTE DE LA PRESENCE D'UNE COUCHE DE THIOCYANATE ADSORBEE SUR L'OR AINSI QUE SUR LA COUCHE UPD. LES MESURES MOKE EX-SITU ET AGFM IN-SITU ONT REVELE UNE AP DANS LES FILMS CO/AU, QUI DEPEND DU POTENTIEL APPLIQUE ET DU TYPE D'ANION EN SOLUTION. ELLE RESULTE D'UNE FORTE ANISOTROPIE D'INTERFACE A L'INTERFACE AU/CO DUE A LA PRESENCE DE CONTRAINTES. L'EPAISSEUR T* A LAQUELLE L'AIMANTATION PASSE DANS LE PLAN EST 7 PA, EN MILIEU CL ET POUR UNE STRUCTURE CU/CO/AU. CETTE VALEUR EST COMPARABLE VOIRE MEILLEURS QUE CELLE DES COUCHES MBE. L'INTERFACE CO/SOLUTION CONTRIBUE PLUS DEFAVORABLEMENT A L'ANISOTROPIE, ET DE MANIERE DIFFERENTE SELON LE TYPE D'ANION, QUE L'INTERFACE CO/UHV.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Elaboration et propriétés de nanofils de CoPt et FePt électrodéposés

L'objectif de ce travail de thèse est de préparer des fils de CoPt et FePt par dépôt électrochimique dans des membranes d'alumine nanoporeuse. Le bain électrochimique que nous avons utilisé comprend seulement deux sels (des chlorures), un pour le cobalt (CoCl2, 6H2O) et un pour le platine (K2PtCl6). Nous avons réussi à réaliser des réseaux de nanofils de CoPt ayant des diamètres d'environ 70-80 nm et dont la coercitivité atteint 1.1 Tesla à température ambiante. Ces matériaux magnétiquement durs présentent la phase quadratique L10 obtenue après un recuit à 700 C de la phase cubique déposée. Nous avons étudié les propriétés structurales et magnétiques d'échantillons préparés dans les deux types de membranes que nous avons utilisées: des membranes faites au laboratoire par anodisation d'une couche d'aluminium et des membranes commerciales. Les mesures magnétiques effectuées parallèlement et perpendiculairement à l'axe des fils montrent un comportement parfaitement isotrope. La qualité des deux types de réseau de pores utilisés ne semble pas avoir d'influence sur les propriétés magnétiques et en particulier sur le champ coercitif des échantillons étudiés. Les paramètres (température, durée) du recuit sont les paramètres essentiels pour obtenir la transformation la plus complète possible de la phase cubique déposée en la phase quadratique ordonnée L10 . La préparation de nanofils de FePt s'est révélée plus compliquée du fait de la facilité du fer à former des oxydes. Nous avons tout de même réussi à préparer des réseaux de nanofils de FePt de 55~nm de diamètre avec une coercitivité de 1.1 Tesla mais non homogènes en compositionGRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF