Effets de transfert de spin dans des nanopiliers à aimantations perpendiculaires

Le transfert de spin ouvre la voie à un nouveau contrôle de l'aimantation d'un nanoaimant utilisant un courant polarisé en spin plutôt qu'un champ magnétique. Plusieurs travaux ont montré l'efficacité de ce phénomène dans des nanopiliers aux aimantations perpendiculaires. Par conséquent, nous avons décidé pour cette thèse d'analyser en détail l'effet du transfert de spin sur ces dispositifs.Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à une approche globale du compor-tement de ces systèmes basée sur l'étude de leurs diagrammes de phase courant-champ. Grâce à la comparaison de nos données expérimentales avec différentes prédictions théoriques nous avons démontré que la plupart de nos observations sont expliquées par la brisure de la symétrie uni-axiale de nos systèmes engendrée sans doute par un axe d'anisotropie et/ou un champ magnétique non-perpendiculaires. De plus, nous avons développé une description purement énergétique de ces dispositifs permettant de comprendre simplement l'origine physique de leur comportement.Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés au processus de retournement de l'aimantation de ces nanopiliers commençant par la nucléation d'un domaine et se poursuivant par la propagation d'une paroi de domaine. Notre étude combine les analyses de phénomènes thermiquement activés, de diagrammes de phase et de simulations micromagnétiques. Elles tendent toutes à montrer que le processus de nucléation est proche d'un comportement de type Stoner-Wohlfarth alors que le processus de propagation semble très dépendant de la structure de la paroi de domaine en particulier pour l'action du transfert de spinThe discover of spin-transfer opens a new way to control the magnetization of a nano-magnet using a spin polarized current instead of a magnetic field. Many studies showed that it is particularly efficient in nanopillar spin-valves with perpendicular magnetizations. Therefore, we decided to analyse into more details the impact of a spin polarized current on these devices during this thesisFirst, we were interested in a global approach of the behavior of these systems based on the understanding of their field and current phase diagrams. Comparing our experimental re-sults with various theoretical predictions, we demonstrated that their main features are ex-plained by a breaking of the uniaxial symmetry of the spin-valves due, for instance, to a non-perpendicular anisotropy axis or applied magnetic field. Moreover, we developed a purely energetic description of these devices allowing to understand simply the physical origin of their behavior.Then, we focused on the magnetization reversal process of these nanopillars dominated by a domain nucleation followed by domain wall propagation. We combined for this study the analysis of a thermally activated phenomenon called telegraph noise, of phase diagrams and of micromagnetic simulations. They all lead to the conclusion that the nucleation process is well described by a Stoner-Wohlfarth behaviour whereas the propagation process seems very dependent on the structure of the domain wall especially for the action of the spin-transfer

Effets de transfert de spin dans des nanopiliers aux aimantations perpendiculaires

The discover of spin-transfer opens a new way to control the magnetization of a nanomagnet using a spin polarized current instead of a magnetic field. Many studies showed that it is particularly efficient in nanopillar spin-valves with perpendicular magnetizations. Therefore, we decided to analyse into more details the impact of a spin polarized current on these devices during this thesis. First, we were interested in a global approach of the behavior of these systems based on the understanding of their field and current phase diagrams. Comparing our experimental results with various theoretical predictions, we demonstrated that their main features are explained by a breaking of the uniaxial symmetry of the spin-valves due, for instance, to a non-perpendicular anisotropy axis or applied magnetic field. Moreover, we developed a purely energetic description of these devices allowing to understand simply the physical origin of their behavior. Then, we focused on the magnetization reversal process of these nanopillars dominated by a domain nucleation followed by a domain wall propagation. We combined for this study the analysis of a thermally activated phenomenon called telegraph noise, of phase diagrams and of micromagnetic simulations. They all lead to the conclusion that the nucleation process is well described by a Stoner-Wohlfarth behavior whereas the propagation process seems very dependent on the structure of the domain wall especially for the action of the spin-transfer.Le transfert de spin ouvre la voie à un nouveau contrôle de l'aimantation d'un nanoaimant utilisant un courant polarisé en spin plutôt qu'un champ magnétique. Plusieurs travaux ont montré l'efficacité de ce phénomène dans des nanopiliers aux aimantations perpendiculaires. Par conséquent, nous avons décidé pour cette thèse d'analyser en détail l'effet du transfert de spin sur ces dispositifs. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à une approche globale du comportement de ces systèmes basée sur l'étude de leurs diagrammes de phase courant-champ. Grâce à la comparaison de nos données expérimentales avec différentes prédictions théoriques nous avons démontré que la plupart de nos observations sont expliquées par la brisure de la symétrie uniaxiale de nos systèmes engendrée sans doute par un axe d'anisotropie et/ou un champ magnétique non-perpendiculaires. De plus, nous avons développé une description purement énergétique de ces dispositifs permettant de comprendre simplement l'origine physique de leur comportement. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés au processus de retournement de l'aimantation de ces nanopiliers commençant par la nucléation d'un domaine et se poursuivant par la propagation d'une paroi de domaine. Notre étude combine les analyses de phénomènes thermiquement activés, de diagrammes de phase et de simulations micromagnétiques. Elles tendent toutes à montrer que le processus de nucléation est proche d'un comportement de type Stoner-Wohlfarth alors que le processus de propagation semble très dépendant de la structure de la paroi de domaine en particulier pour l'action du transfert de spin

Effets de transfert de spin dans des nanopiliers à aimantations perpendiculaires

Le transfert de spin ouvre la voie à un nouveau contrôle de l'aimantation d'un nanoaimant utilisant un courant polarisé en spin plutôt qu'un champ magnétique. Plusieurs travaux ont montré l'efficacité de ce phénomène dans des nanopiliers aux aimantations perpendiculaires. Par conséquent, nous avons décidé pour cette thèse d'analyser en détail l'effet du transfert de spin sur ces dispositifs.Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à une approche globale du compor-tement de ces systèmes basée sur l'étude de leurs diagrammes de phase courant-champ. Grâce à la comparaison de nos données expérimentales avec différentes prédictions théoriques nous avons démontré que la plupart de nos observations sont expliquées par la brisure de la symétrie uni-axiale de nos systèmes engendrée sans doute par un axe d'anisotropie et/ou un champ magnétique non-perpendiculaires. De plus, nous avons développé une description purement énergétique de ces dispositifs permettant de comprendre simplement l'origine physique de leur comportement.Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés au processus de retournement de l'aimantation de ces nanopiliers commençant par la nucléation d'un domaine et se poursuivant par la propagation d'une paroi de domaine. Notre étude combine les analyses de phénomènes thermiquement activés, de diagrammes de phase et de simulations micromagnétiques. Elles tendent toutes à montrer que le processus de nucléation est proche d'un comportement de type Stoner-Wohlfarth alors que le processus de propagation semble très dépendant de la structure de la paroi de domaine en particulier pour l'action du transfert de spinThe discover of spin-transfer opens a new way to control the magnetization of a nano-magnet using a spin polarized current instead of a magnetic field. Many studies showed that it is particularly efficient in nanopillar spin-valves with perpendicular magnetizations. Therefore, we decided to analyse into more details the impact of a spin polarized current on these devices during this thesisFirst, we were interested in a global approach of the behavior of these systems based on the understanding of their field and current phase diagrams. Comparing our experimental re-sults with various theoretical predictions, we demonstrated that their main features are ex-plained by a breaking of the uniaxial symmetry of the spin-valves due, for instance, to a non-perpendicular anisotropy axis or applied magnetic field. Moreover, we developed a purely energetic description of these devices allowing to understand simply the physical origin of their behavior.Then, we focused on the magnetization reversal process of these nanopillars dominated by a domain nucleation followed by domain wall propagation. We combined for this study the analysis of a thermally activated phenomenon called telegraph noise, of phase diagrams and of micromagnetic simulations. They all lead to the conclusion that the nucleation process is well described by a Stoner-Wohlfarth behaviour whereas the propagation process seems very dependent on the structure of the domain wall especially for the action of the spin-transfer.NANCY1-Bib. numérique (543959902) / SudocSudocFranceF

Changement majeur dans la prise en charge de l’asthme

Selon les nouvelles recommandations, il n’y a plus de place pour l’utilisation des bêta-agonistes à courte durée d’action seuls dans le traitement de l’asthme chronique, en raison d’un risque accru d’exacerbations sévères et de mortalité. La prise en charge actuelle se base sur l’utilisation combinée de corticostéroïdes inhalés et de formotérol en traitement de fond mais également en traitement de secours, grâce à l’action à la fois rapide et prolongée du formotérol. Le/la généraliste doit évaluer, avec la collaboration du/de la patient-e, les facteurs modifiables liés au mauvais contrôle de l’asthme et lui fournir un plan de traitement afin qu’il/elle puisse reconnaître et gérer les symptômes d’une exacerbation d’asthme. La place du/de la spécialiste est réservée aux stades avancés de la maladie et en cas de doute lors de la pose du diagnostic.According to the latest recommendations, there is no longer place for the use of short-acting beta-2 agonist alone in chronic asthma treatment, due to an increased risk of severe exacerbations and exacerbation-related mortality. Current management of asthma is based on the use of inhaled corticosteroids in combination with formoterol as maintenance and as rescue treatment, thanks to the rapid and prolonged action of formoterol. General practitioners must evaluate, with the patient's collaboration, the treatable factors linked to poor asthma control. They should provide patients with a written treatment plan in order to help patients recognize and manage asthma exacerbation. The place of the pulmonary specialist is currently reserved for the advanced stages of the disease and in case of diagnostic doubt

Nonuniform switching of the perpendicular magnetization in a spin-torque-driven magnetic nanopillar

International audienceTime-resolved scanning transmission x-ray microscopy measurements were performed to study the current-induced magnetization switching mechanism in nanopillars exhibiting strong perpendicular magnetic anisotropy. This technique provides both short-time (70 ps) and high-spatial (25 nm) resolutions. Direct imaging of the magnetization demonstrates that, after an incubation time of ∼1.3 ns, a 100 × 300 nm 2 ellipsoidal device switches in ∼1 ns via a central domain nucleation and opposite propagation of two domain walls toward the edges. High domain-wall velocities on the order of 100 m/s are measured. Micromagnetic simulations are shown to be in good agreement with experimental results and provide insight into magnetization dynamics during the incubation and reversal periods. Spin-polarized current-induced magnetization switching (CIMS) has now been reported in many experimental works involving a wide variety of geometries including point contacts, nanopillars (spin valves or tunnel junctions), and nanowires with or without notches. 1 These systems are extensively studied, in part, because they hold the potential for applications in spin-transfer magnetic random access memory. 2 Interest in materials with perpendicular magnetic anisotropy (PMA) has grown considerably as a pathway for lowering the critical current required to switch the magnetization while maintaining thermal stability as compared with in-plane systems. 3,4 This interest has, to a large degree, stemmed from calculations of the switching behavior using a macrospin approximation.

State diagram of nanopillar spin valves with perpendicular magnetic anisotropy

International audienceThe spin-torque switching of metallic nanopillar spin valves showing strong perpendicular anisotropy are studied. The magnetic states of the layers depend on extrinsic parameters such as the magnetic field and the dc current applied to the device. A state diagram presents a comprehensive graph of the role of those parameters on the spin-valve magnetic response. After explaining how state diagrams can be built and the different possible representation, experimental state diagrams are studied for perpendicular devices and the influence of lateral size, temperature, and field orientation are shown. An analytical model of a purely uniaxial system is presented. It is shown that this simple model does not properly reflect the experimental results, whereas if the symmetry is broken a qualitative agreement is obtained. Finally, the possible origins of the symmetry break are discussed in light of an analytical model and numerical simulations