Spin electronic magnetic sensor based on functional oxides for medical imaging

8th Spintronics Symposium , AUG 09-13, 2015 , San Diego, CAInternational audienceTo detect magnetic signals coming from the body, in particular those produced by the electrical activity of the heart or of the brain, the development of ultrasensitive sensors is required. In this regard, magnetoresistive sensors, stemming from spin electronics, are very promising devices. For example, tunnel magnetoresistance (TMR) junctions based on MgO tunnel barrier have a high sensitivity. Nevertheless, TMR also often have high level of noise. Full spin polarized materials like manganite La0.67Sr0.33MnO3 (LSMO) are attractive alternative candidates to develop such sensors because LSMO exhibits a very low 1/f noise when grown on single crystals, and a TMR response has been observed with values up to 2000%. This kind of tunnel junctions, when combined with a high Tc superconductor loop, opens up possibilities to develop full oxide structures working at liquid nitrogen temperature and suitable for medical imaging. In this work, we investigated on LSMO-based tunnel junctions the parameters controlling the overall system performances, including not only the TMR ratio, but also the pinning of the reference layer and the noise floor. We especially focused on studying the effects of the quality of the barrier, the interface and the electrode, by playing with materials and growth condition

Magnetic field microscopy of rock samples using a giant magnetoresistance–based scanning magnetometer

Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/95412/1/ggge1634.pd

Magnetisme renforce, relaxation et ordre nucleaire

SIGLECNRS T 59811 / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

Détection mécanique de la résonance ferromagnétique

PARIS7-Bibliothèque centrale (751132105) / SudocSudocFranceF

Détection de radiofréquences par des composants magnéto-résistifs

CETTE THESE PORTE SUR LE COMPORTEMENT DE L EFFET DE MAGNETORESISTANCE GEANTE (GMR) DANS UN CAPTEUR MICROMETRIQUE DE TYPE VANNE DE SPINS SOUMIS À UN CHAMP HYPERFREQUENCE ET À UNE TENSION HYPERFREQUENCE. NOUS AVONS POUR CELA DEVELOPPE UNE TECHNIQUE ORIGINALE BASEE SUR L UTILISATION DU CAPTEUR EN TANT QUE DEMODULATEUR IN SITU. L ETUDE DE LA DYNAMIQUE DE L AIMANTATION DES VANNES DE SPINS GRACE A DES MICRO ANTENNES NOUS A PERMIS DE DETERMINER LES LOIS REGISSANT LA RESONANCE FERROMAGNETIQUE DE LA COUCHE DOUCE DU CAPTEUR ET DE METTRE EN AVANT LE ROLE DES COUPLAGES DIPOLAIRES ET DES DIFFUSIONS ELECTRONIQUES SUR LES PHENOMENES DE RELAXATION. CES RESULTATS NOUS ONT PERMIS DE MODELISER LA REPONSE DE L EFFET GMR EN PRESENCE D UN CHAMP HYPERFREQUENCE MONTRANT PAR LA MEME LA TRES BONNE SENSIBILITE DE CES CAPTEURS A CE TYPE D EXCITATION. DE PLUS LA DYNAMIQUE DE LA COUCHE DURE À PU ETRE DETECTEE GRACE AU PROFIL FREQUENTIEL DE L EFFET GMR. ENFIN NOUS AVONS OBTENU UN RESULTAT PRELIMINAIRE CORRESPONDANT A UNE DECROISSANCE APPARENTE DE L EFFET GMR LORSQUE LA FREQUENCE DE LA TENSION APPLIQUEE EST SUPERIEURE A LA FREQUENCE DE LA RESONANCE FERROMAGNETIQUE DE LA COUCHE DOUCE.THIS THESIS IS CENTERED ON THE BEHAVIOUR OF THE GIANT MAGNETORESISTANCE EFFECT (GMR) IN A MICROMETRIC SPIN VALVE SENSOR FED WITH A HYPER FREQUENCY MAGNETIC FIELD AND A HYPER FREQUENCY VOLTAGE. WE HAVE DEVELOPPED AN ORIGINAL TECHNIQUE BASED ON THE USE OF THE MAGNETORESISTIVE SENSOR AS AN IN SITU DEMODULATOR. THE STUDY OF THE MAGNETIZATION DYNAMICS OF THE SPIN VALVE WITH MICRO ANTENNAS ALLOWED US DETERMINING THE RULES FOR THE FERROMAGNETIC RESONANCE OF THE FREE LAYER OF THE SENSOR AND EMPHASIZING THE ROLE OF DIPOLAR COUPLING AND THE ELECTRON SCATTERING ON THE RELAXATION PROCESSES. WE HAVE BEEN ABLE TO MODEL THE GMR EFFECT WHEN A HYPER FREQUENCY MAGNETIC FIELD IS APPLIED SHOWING THE VERY GOOD SENSITIVITY OF THE SENSOR TO THIS KIND OF EXCITATION. MOREOVER THE MAGNETIZATION DYNAMICS OF THE HARD LAYER HAS BEEN DETECTED FROM THE PROFILE IN FREQUENCY OF THE GMR EFFECT. AT LAST WE OBTAINED PRELIMINARY RESULTS SHOWING THE DECREASE OF THE GMR EFFECT WHEN THE FREQUENCY OF THE APPLIED VOLTAGE IS HIGHER THAN THE FERROMAGNETIC RESONANCE OF THE FREE LAYER.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF

Capteurs mixtes Supraconducteur-MagnétoRésistance Géante pour la Résonance Magnétique Nucléaire

L objectif de cette étude est de détecter des signaux de Résonance Magnétique Nucléaire bas champ à l aide d un capteur mixte supraconducteur-MagnétoRésistance Géante, et d accroître la sensibilité d un tel capteur. Pour cela, une chaîne de détection basée sur des capteurs mixtes Supraconducteur-Spin Valve a été développée pour la détection de signaux radiofréquence. Des expériences de Résonance Magnétique Nucléaire ont été construites et testées pour la détection d explosifs et pour l imagerie des tissus aqueux. La possibilité de détection directe avec un capteur mixte a été démontrée sur des expériences de Résonance Quadripolaire Nucléaire d explosifs et d Imagerie par Résonance Magnétique de tissus aqueux. Les performances d un capteur mixte ont été comparées à celles des bobines accordées sur chaque expérience, l objectif étant de fournir grâce au capteur mixte un détecteur compétitif pour la Résonance Magnétique Nucléaire à bas champ.PARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Propagation et confinement d'ondes de spin dans les microstructures magnétiques

PALAISEAU-Polytechnique (914772301) / SudocSudocFranceF

Électronique de

Les capteurs de champ magnétique ont de nombreuses applications : lecture de disques durs, contrôle de positionnement dans l’espace, codage de position et d’angle, mesure de courant électrique sans contact, imagerie magnétique, contrôle non destructif, imagerie médicale… Parmi les différents types de capteurs magnétiques, ceux issus de l’électronique de spin offrent la possibilité d’une grande sensibilité sur une petite échelle spatiale. Utilisés systématiquement dans le domaine des têtes de lecture des disques durs (voir l’article de J.P. Nozières, p. 12), leur production en grande série pour d’autres applications vient de commencer

Propagation d'onde de spin et interferométrie

This work aims to observe spin wave interferences in confined magnetic structures. The way to this goal has led to the design of a new spin wave emitter and receiver that allows observation of MsBVW that are usually hard to excite. This transducer has been modeled by generalizing an existing spin wave transduction. The use of constant demagnetizing factor has been identified as its main limits as it does not consider properly confinement effect. Then, spin wave emission and reception has been characterized in continuous wave approach. To complete this study of propagating spin wave in confined magnetic structures, a second set-up, in time domain, has been used to observe spin wave in pulsed mode. This has led to characterization of spin wave spectrum evolution during transient. Finally, two kinds of spin wave interference have been described and two type of interferometer have been designed. Field addition interferences have been observed experimentally in the case of MsSW. All this work was done using only permalloy because it is a ferromagnetic metallic alloy. This means, it is easily deposited by sputtering or evaporation that are two methods widely used in microelectronic industry. Even if this material has a high damping, it would be more likely adopted by industry than low damping material such as YIG that requires heavy deposition technique, epitaxy.Ce travail a pour objectif l observation d interf erence d ondes de spin dans des structures magnétiques confinées. Le chemin jusqu à cet objectif a mené à la conception un nouvel émetteur récepteur d onde de spin qui permet l observation du mode MsBVW qui est difficilement excitable. Ce transducteur a été modélisé en généralisant une théorie de transduction existante. L utilisation d un facteur démagnétisant constant a été identifiée comme la principale limite car cela ne permet pas de considérer proprement l effet du confinement. Ensuite, l émission et la réception d onde de spin ont été caractérisées dans l approche d onde continue. Afin de compléter cette étude de propagation d onde de spin dans des structures magnétiques confinées, une seconde expérience, dans l espace temporel, a été utilisé pour observer les ondes de spin en mode pulsé. Ce ci a mené à la caractérisation de l évolution du spectre d onde de spin durant le régime transitoire. Enfin, deux types d interférence ont été décrits, et deux types d interféromtre ont été conçus. Les interférences par addition de champ ont été observées expérimentalement dans le cas des modes de surface. L intégralité de ces travaux a été réalisée en utilisant du permalloy car il s agit d un alliage métallique ferromagnétique. Ce ci signifie qu il est facilement déposable par pulvérisation cathodique ou par évaporation, qui sont deux techniques largement éprouvées dans l industrie microélectronique. Même si ce matériaux présente un fort amortissement de la dynamique, il est un meilleur candidat pour l intégration dans l industrie que des matériaux à plus faible amortissement comme le YIG qui nécessite une lourde méthode.PARIS-BIUSJ-Biologie recherche (751052107) / SudocSudocFranceF