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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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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 , 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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2. 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 T c pour F, de Néel T N pour AF. Au-dessous de T c 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, T c est proportionnel au nombre z 0 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 z 0 en raison des atomes présents aux deux surfaces :
avec :
- N :
- nombre...
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