Ultrafast high-frequency magnetization dynamics induced by spin transfer
Dynamique hyperfréquence d'aimantation induite par transfert de spin
Résumé
Magnetoresistive devices are currently used as read heads in hard drives. The context of the miniaturization of magnetic sensors to accommodate the increase in storage density implies an increase of the magnetic noise of thermal origin. The use of a sustained oscillation by the current would increase the combined magnetic susceptibility and its playback speed. The present study aims to clarify the different behavior of the magnetization oscillations induced by spin transfer in the range of tens of gigahertz, in magnetic tunnel junctions with MgO barrier. We present in a first part, a detailed study of the modes of oscillations in different layers of the magnetic system. The identification of modes and can "read" data encoded magnetic fields by measuring the frequency of the oscillator. In the second part of this thesis, we present timing measurements of these oscillations. We analyze the noise amplitude and phase of a sustained oscillation and we provide the first experimental measurement of the coefficient of nonlinearity of frequency. The time characteristics extracts are significant agility and device nonlinearity specific to spin transfer oscillators induces an inhomogeneous broadening of the spectral line.
Des dispositifs magnétorésistifs sont actuellement utilisés comme têtes de lecture dans les disques durs. Le contexte de la miniaturisation des capteurs magnétiques pour accommoder l'augmentation de la densité de stockage implique une augmentation du bruit magnétique d'origine thermique. L'utilisation d'une oscillation entretenue par le courant permettrait l'augmentation combinée de la sensibilité magnétique ainsi que de sa vitesse de lecture. L'étude présentée a pour but de clarifier les divers comportements des oscillations de l'aimantation induites par le transfert de spin, dans la gamme de la dizaine de gigahertz, dans des jonctions tunnel magnétiques à barrière de MgO. Nous présentons, dans une première partie, une étude détaillée des modes d'oscillations entretenues dans les différentes couches magnétiques du système. L'identification des modes permet ainsi de " lire " des données codées par domaines magnétiques d'après la mesure de la fréquence de l'oscillateur. Dans la seconde partie de cette thèse, nous présentons des mesures temporelles d ces oscillations. Nous analysons le bruit d'amplitude et de phase d'une oscillation entretenue et nous présentons une première mesure expérimentale du coefficient de nonlinéarité de la fréquence. Les temps caractéristiques extraits sont significatifs de l'agilité du dispositif et la nonlinéarité, spécifique aux oscillateurs à transfert de spin, induit un élargissement inhomogène de la raie spectrale.
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