Contribution à l'étude des propriétés magnétiques des multicouches métalliques dans le cadre de la théorie des ondes de spin : Modélisation et Application

Abstract

Un modèle est développé pour décrire le comportement magnétique d’une multicouche dont la composition, le nombre de plans atomiques et la structure cristallographique peuvent varier d’une couche magnétique à une autre. Le modèle est développé dans le cadre de la théorie des ondes de spin avec la formulation de Holstein-Primakoff. L’expression générale de l’hamiltonien est établit en tenant compte des interactions d’échange intracouche (volume et surface) et intercouche, et de l’anisotropie de surface. Les branches d’excitation des magnons d’une multicouche homogène sont déterminées. Nous montrons que le spectre relatif à une telle multicouche est formé par la modulation en amplitude des branches d’excitation d’une seule couche. L’amplitude maximale de modulation est contrôlée par la valeur du couplage intercouche. Ce résultat est en accord avec les excitations collectives des ondes de spin établis expérimentalement. La variation thermique de l’aimantation spontanée est calculée numériquement à partir du spectre des branches d’excitation dans le cadre de la statistique de Bose-Einstein. Nous étudions l’effet de l’anisotropie de surface sur le spectre des ondes de spin et sur la stabilité thermique de l’aimantation d’une couche mince en fonction de son épaisseur. De plus, nous montrons que l’effet du couplage intercouche sur la stabilité thermique de l’aimantation d’une multicouche est analogue à celui de l’anisotropie de surface. D’autres part, nous présentons une contribution à l’étude de quelques aspects statiques et dynamiques des multicouches à base de Fer (Fe/X ; X = V, Pt, Y). Une grande attention est orientée vers la variation thermique de l’aimantation en fonction de l’épaisseur de la couche de Fer et celle des différents métaux non magnétiques considérés. Nous appliquons le modèle développé à l’ajustement des données expérimentales de l’aimantation. Ceci permet de vérifier nos résultats théoriques d’une part, et d’estimer les paramètres d’échange et d’anisotropie de ces multicouches d’autre part.