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Université de Lorraine

1. Guillemard, Charles. Half-metal magnets Heusler compounds for spintronics : Les alliages d’Heusler demi-métaux magnétiques pour l’électronique de spin.

Degree: Docteur es, Physique, 2019, Université de Lorraine

L'amélioration des techniques de dépôts et l’évolution de la compréhension de la physique de la matière condensée a conduit à la découverte de phénomènes nouveaux en électronique de spin (spintronique). En particulier, le retournement de l’aimantation par couple de transfert de spin et couple spin-orbite, ainsi que le développement de dispositifs basés sur la propagation d’ondes de spin ont fait de l’amortissement magnétique de Gilbert un paramètre central pour les futures technologies de stockage et de traitement de l’information. Dans cette étude, la prédiction de valeurs très faibles d’amortissement dans les alliages d’Heusler demi métaux magnétiques Co2MnZ est expérimentalement observée et directement corrélée à la structure électronique sous-jacente. En effet, en substituant l’élément Z dans des couches minces monocristallines de haute qualité de Co2MnZ (Z= Al, Si, Ga, Ge, Sn, Sb) faites par épitaxie par jet moléculaire, les propriétés électroniques telles que le gap de spin minoritaire, la position du niveau de Fermi et la polarisation en spin peuvent être accordées et leurs conséquences sur la dynamique de l’aimantation sont analysées. Les résultats expérimentaux nous permettent de comprendre la relation existante entre la structure électronique mesurée et la valeur d’amortissement magnétique, ainsi que de les comparer aux calculs ab initio. Les valeurs d’amortissement entre 4.1 x10-4 et 9 x10-4 pour Co2MnSi, Co2MnGe, Co2MnSn et Co2MnSb sont les plus petites valeurs jamais reportées pour des couches conductrices et constituent une preuve expérimentale qui confirme les prédictions théoriques sur ces alliages d’Heusler demi métaux magnétiques. Ensuite, la relation entre l’amortissement magnétique de Gilbert et le temps de désaimantation ultra-rapide induit par pulse laser dans la série d’alliages quaternaires Co2MnSixAl1-x à polarisation en spin variable est étudiée. Cette partie vise à vérifier des modèles théoriques qui essaient d’unifier ces deux quantités vivant sur des échelles de temps différentes. Finalement, les propriétés structurales et magnétiques de super réseaux Mn3Ga/Co2YZ sont étudiées dans le but de combiner un amortissement de Gilbert très faible, un gap de spin minoritaire ainsi que l’aimantation perpendiculaire aux plans des couches, une caractéristique indispensable pour des dispositifs à faible consommation d’énergie.

Improvements in thin film elaboration methods and a deeper understanding of condensed matter physics have led to new exciting phenomena in spin electronics (spintronics). In particular, magnetization reversal by spin-orbit and spin-transfer torque as well as the development of spin waves based devices have placed the Gilbert magnetic damping coefficient as a key parameter for future data storage and information processing technologies. The prediction of ultralow magnetic damping in Co2MnZ Heusler half-metal magnets is explored in this study and the damping response is shown to be linked to the underlying electronic structure. By substitution of the Z element in high quality…

Advisors/Committee Members: Andrieu, Stéphane (thesis director), Bertran, François (thesis director).

Subjects/Keywords: Spintronique; Alliages d'Heusler; Demi métaux magnétiques; Amortissement de Gilbert; Anisotropie perpendiculaire; Dynamique ultrarapide; Spintronics; Heusler; Half metal magnets; Gilbert damping; Perpendicular anisotropy; Ultrafast dynamics; 620.112 95; 621.381; 538.302 12

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Guillemard, C. (2019). Half-metal magnets Heusler compounds for spintronics : Les alliages d’Heusler demi-métaux magnétiques pour l’électronique de spin. (Doctoral Dissertation). Université de Lorraine. Retrieved from http://www.theses.fr/2019LORR0110

Chicago Manual of Style (16th Edition):

Guillemard, Charles. “Half-metal magnets Heusler compounds for spintronics : Les alliages d’Heusler demi-métaux magnétiques pour l’électronique de spin.” 2019. Doctoral Dissertation, Université de Lorraine. Accessed December 08, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0110.

MLA Handbook (7th Edition):

Guillemard, Charles. “Half-metal magnets Heusler compounds for spintronics : Les alliages d’Heusler demi-métaux magnétiques pour l’électronique de spin.” 2019. Web. 08 Dec 2019.

Vancouver:

Guillemard C. Half-metal magnets Heusler compounds for spintronics : Les alliages d’Heusler demi-métaux magnétiques pour l’électronique de spin. [Internet] [Doctoral dissertation]. Université de Lorraine; 2019. [cited 2019 Dec 08]. Available from: http://www.theses.fr/2019LORR0110.

Council of Science Editors:

Guillemard C. Half-metal magnets Heusler compounds for spintronics : Les alliages d’Heusler demi-métaux magnétiques pour l’électronique de spin. [Doctoral Dissertation]. Université de Lorraine; 2019. Available from: http://www.theses.fr/2019LORR0110

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