Fabrication and Study of magnetic and transport properties of GdCo thin films, GdCo-based multilayers and Fe/Cr multilayers
Elaboration et caractérisation des propriétés magnétiques et de transport de films et multicouches à base de GdCo et de multicouches Fe/Cr
Résumé
This joint thesis between Université Joseph Fourier in Grenoble and Vietnam National University in Hanoi deals with the study of the magnetic and spin transport properties of GdCo based structures and Fe/Cr multilayers. GdCo is a ferrimagnetic alloy, the composition of which can be chosen to get compensation, i.e. zero net magnetisation, at a chosen compensation temperature, below Curie temperature. Films were deposited using the sputtering technique. They are amorphous with a growth-induced out-of-plane anisotropy. Close to the compensation temperature the spontaneous magnetisation is perpendicular, and polar Kerr imaging and extraordinary Hall effect measurements were widely used to study the films as a function of temperature (4-300 K) and field (0-6 Tesla). An in-plane composition gradient could be induced and led to the study of a compensation wall i.e. a zero net magnetisation wall. The Gd and Co contributions to the Hall effect have been determined. Close to compensation, high field extraordinary Hall effect measurements gave access to the spin flop regime. GdCo/Cu/NiFe multilayers with perpendicular anisotropy GdCo and in-plane NiFe show giant magnetoresistance (GMR), the value of which does not depend on the angle between the magnetisation in each layer.
The study about Fe/Cr GMR multilayers deals with the interface contribution to the GMR mechanism. Varying the Fe thickness and annealing the samples allows to discuss the interface contribution to the GMR effect.
The study about Fe/Cr GMR multilayers deals with the interface contribution to the GMR mechanism. Varying the Fe thickness and annealing the samples allows to discuss the interface contribution to the GMR effect.
Cette thèse en cotutelle entre l'Université Joseph Fourier à Grenoble et l'Université Nationale du Vietnam à Hanoi traite de l'étude des propriétés magnétiques et électriques de structures basées sur GdCo et sur des multicouches Fe/Cr. GdCo est un alliage ferrimagnétique dont la composition peut être choisie afin d'obtenir la compensation, c'est à dire une aimantation nette nulle, à une température de compensation inférieure à la température de Curie. Les films ont été déposés par la technique de pulvérisation cathodique magnétron. Ils sont amorphes et possèdent une anisotropie perpendiculaire induite par la croissance. Proche de la température de compensation, l'aimantation spontanée est perpendiculaire et l'imagerie par effet Kerr polaire ainsi que l'effet Hall extraordinaire ont été largement utilisés pour étudier les films dans la gamme (4-300 K) et de 0 à 6 Tesla. Un gradient de composition dans le plan peut être induit et a entrainé l'étude d'une paroi de compensation d'aimantation nulle. Les contributions de Gd et Co à l'effet Hall extraordinaire ont été déterminées. Proche de la compensation, l'effet Hall à haut champ permet d'accéder au régime de spin flop. Des multicouches GdCo/Cu/NiFe pour lesquelles GdCo est à anisotropie perpendiculaire et NiFe à anisotropie planaire ont été élaborées. Elles présentent de la magnétorésistance géante (GMR) dont la valeur ne dépend pas de l'angle entre les aimantations nettes desdeux couches magnétiques.
L'étude de la GMR des multicouches Fe/Cr traite de la contribution des interfaces au mécanisme GMR. En variant l'épaisseur du fer et en recuisant les multicouches, il est possible d'accéder aux contributions d'interface.
L'étude de la GMR des multicouches Fe/Cr traite de la contribution des interfaces au mécanisme GMR. En variant l'épaisseur du fer et en recuisant les multicouches, il est possible d'accéder aux contributions d'interface.
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