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RÉSUMÉ
Les couches minces, nanostructures et hétérostructures magnétiques présentent des comportements différents et des fonctionnalités nouvelles par rapport aux matériaux massifs : effets thermiques et anisotropie exaltés, apparition de domaines et de parois spécifiques, effets de magnétotransport géants, etc. Ces effets et leur mise en œuvre dans le domaine des nanostructures simples sont décrits avec des exemples d'intégration technologique dans les domaines de l’électronique et de la médecine : disques durs, capteurs de champ, traceurs, etc.
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Thin layers, nanostructures and magnetic heterostructures present different behaviors and new functionalities in comparison to heavy-mass materials: heightened thermal effects and anisotropy, emergence of specific domains and walls, giant magneto transport effects, etc. These effects and their implementation in the field of simple nanostructures are presented with examples of technological integration in the domains of electronics and medicine: hard disks, field sensors, tracers, etc.
Auteur(s)
-
Olivier FRUCHART : Chargé de recherches au CNRS. Laboratoire Louis Néel, Grenoble
INTRODUCTION
Les couches minces, nanostructures et hétérostructures magnétiques présentent des comportements différents et des fonctionnalités nouvelles par rapport aux matériaux massifs : effets thermiques et anisotropie exaltés, apparition de domaines et de parois spécifiques, effets de magnétotransport géants, etc. Ces effets et leur mise en œuvre sont décrits dans les dossiers [E 2 150] et Couches minces et nanostructures magnétiques (partie 2), suivis d’exemples de leur intégration technologique dans les domaines de l’électronique et de la médecine : disques durs, capteurs de champ, traceurs, etc.
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Propriétés des nanostructures simples2. Propriétés des couches minces
L’aimantation macroscopique d’un matériau magnétique résulte de moments magnétiques atomiques, qui s’ordonnent parallèlement (ferromagnétique F) ou antiparallèlement (antiferromagnétique AF en cas de compensation parfaite, ferrimagnétique en cas de moment résultant) au-dessous d’une température critique appelée température de Curie Tc pour F, de Néel TN pour AF. Au-dessous de Tc l’aimantation suit des directions privilégiées ; on parle d’anisotropie magnétique. Ces deux propriétés sont dites microscopiques, ou encore intrinsèques, car elles ne dépendent que de la structure atomique locale des composés utilisés. Elles sous-tendent les propriétés extrinsèques comme l’apparition de domaines et le renversement d’aimantation, présentés ensuite.
2.1 Propriétés microscopiques
Dans la théorie de champ moyen dite du champ moléculaire, Tc est proportionnel au nombre z0 d’atomes plus proches voisins [D 2 080] :
Or dans une couche mince, le nombre moyen d’atomes plus proches voisins z(N) est inférieur à z0 en raison des atomes présents aux deux surfaces :
avec :
- N :
- nombre...
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