Exchange-bias and magnetoresistivities in exchange-coupled amorphous ferrimagnetic bilayers
Décalage d'échange et magnétorésistances dans des bicouches à base de ferrimagnétiques amorphes couplés par échange
Résumé
One study of exchange coupled amorphous ferrimagnetic/ferrimagnetic bilayers magnetic was realized thanks to complementary technics (magnetization, susceptibility, magnetoresitivity measurements, polarized neutrons reflectometry, magnetic dichroism). In the first part, we show that the Gd40Fe60/Tb12Fe88 bilayer, antiferromagnetically coupled at the interface, has exchange-bias properties very similar to the FeF2/Fe ones. A 1D spins chain model based on the freezing of TbFe magnetic configuration as the sample is cooled down under a field permit to explain these peculiar phenomena for T<10 K. The exchange-bias field is found to depend only on the interfacial TbFe moments orientation while the magnetizations shifts come from the magnetic configuration in the volume of the TbFe layer. Above 10 K, training effects require to take into account irreversible relaxations in the hard TbFe layer during successive GdFe magnetization reversals. The study of the coercivity was also perform in order to dissociate the influences of both layers. Finally, we induced artificially lateral domains in the bilayer which permitted to observe untypical hysteresis loops as double loops. The second part of this thesis describes our work on amorphous bilayers (GdFe/TbFe and GdFe/GdFe) magnetotransport properties through an interfacial domain wall magnetoresistances study. For low field, the resistance variations can be fully understood in term of anisotropic magnetoresistance. However, for higher field, i.e. also for a thin domain wall, the amorphous materials intrinsic magnetoresistance must be used to explain our experimental results.
Une étude de bicouches ferrimagnétique/ ferrimagnétique amorphes couplés par échange a été réalisée grâce à des techniques complémentaires : mesures d'aimantation, de susceptibilité, de magnétorésistance, réflectométrie de neutrons polarisés et dichroisme magnétique. Dans la première partie, les propriétés de décalage d'échange de bicouches Gd40Fe60/Tb12Fe88, à couplage d'interface antiferromagnétique, sont expliquées, à l'aide d'un modèle décrivant le système comme une chaîne de spins 1D et considérant le gèle de la configuration magnétique de la couche de TbFe. La valeur du champ de décalage ne dépend alors que de l'orientation de l'aimantation d'interface du TbFe tandis que le décalage en aimantation provient des configurations bloquées au sein de cette couche. Au-dessus de 10 K, des effets de traînage magnétique nécessitent la prise en compte de relaxations irréversibles au sein de la couche de TbFe durant des renversements successifs de l'aimantation de GdFe. Une étude de la coercitivité a été menée afin de dissocier l'influence de chacune des couches. Enfin, l'introduction artificielle de domaines latéraux a permis d'observer des cycles d'hystérésis doubles. La seconde partie de cette thèse présente notre étude des propriétés de transport électronique dans les bicouches amorphes GdFe/TbFe et GdFe/GdFe à travers les effets de magnétorésistance induits par une paroi magnétique d'interface. Si les variations de résistance observées à bas champ s'interprètent en terme d'anisotropie de magnétorésistance, les phénomènes de magnétorésistance intrinsèques aux matériaux amorphes doivent être pris en compte pour expliquer nos observations pour des forts champs magnétiques.