Published December 5, 2008 | Version v1
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Magnetization reversal in nano-structures by domain wall propagation under magnetic field and electrical current

Description

The magnetic domain wall is an essential concept for understanding magnetization reversal in a magnetic film or nano-structure, and can be involved in writing and transmitting information in a nano-device. It was shown theoretically that, in a defect-free magnetic nano-structure, confinement can strongly affect domain wall propagation under a magnetic field and/or a spin-polarized current. This was illustrated by a magneto-optical microscopy study of domain wall propagation in ultrathin Pt/Co/Pt films with perpendicular anisotropy. In these films, nano-tracks were patterned and irradiated at a very low dose with helium ions. These devices were shown to be model systems, ideal for the study of domain wall propagation under field, and appeared as promising systems for studying spin-transfer-induced propagation. However, for the whole range of the current pulses that we injected into these tracks, none of the experimentally observed propagation effects could be ascribed to spin transfer. Following a quantitative evaluation of the current and its polarization in the cobalt layer, this was attributed to an unfavorable balance between Joule heating and spin transfer. We also built a high resolution polar Kerr magnetometer which uses a highly focused laser beam. Its outstanding resolution, stability and sensitivity are well-adapted for the study of ultrathin magnetic nano-structures with perpendicular anisotropy, down to submicron scales. (author)

Abstract (French)

La paroi de domaine magnetique est un concept essentiel a la comprehension du renversement d'aimantation dans un film ou une nanostructure magnetique, et peut etre mise en jeu dans les processus d'ecriture et de transmission d'une information dans un nano-dispositif. Theoriquement, nous avons mis en evidence, dans une nanostructure magnetique sans defauts, des effets de confinement sur la propagation d'une paroi sous champ magnetique et/ou sous courant polarise en spin. Ceci a ete illustre par l'etude, par microscopie magneto-optique, de la propagation de paroi dans des films ultraminces Pt/Co/Pt a anisotropie perpendiculaire. Dans ces films, nous avons realise des nano-pistes lithographiees et irradiees a tres faible dose par des ions helium. Ces dispositifs se sont reveles etre des systemes modeles, ideaux pour etudier la propagation de paroi sous champ, et nous ont paru prometteurs pour l'etude de la propagation induite par transfert de spin. Pourtant, pour toute la gamme des impulsions de courant injectees dans ces pistes, aucun des effets de propagation observes experimentalement n'a pu etre attribue au transfert de spin. Au vu de l'evaluation quantitative du courant et de sa polarisation dans la couche de cobalt, ceci est justifie par un rapport defavorable entre l'echauffement par effet Joule et le transfert de spin. Nous avons egalement construit un magnetometre Kerr polaire a haute resolution, utilisant un faisceau laser hautement focalise, dont la resolution, la stabilite et la sensibilite exceptionnelles sont bien adaptees a l'etude de nanostructures magnetiques ultraminces a anisotropie perpendiculaire, et ce jusqu'a des dimensions largement sub-microniques. (auteur)

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Original title (French)
Renversement d'aimantation dans des nanostructures par propagation de parois de domaines sous champ magnetique et courant electrique

Publishing Information

Imprint Pagination
192 p.
Report number
FRNC-TH--10217

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Notes
270 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses