Transport dépendant du spin et couplage d’échange

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U.F.R. Sciences et Techniques de la Matière et des Procédés
Ecole doctorale EMMA
Département de Formation Doctorale de Physique et Chimie de la Matière et des Matériaux
Thèse
Présentée pour obtenir le titre de
Docteur de l’Université Henri Poincaré, Nancy I
En Physique et Chimie de la Matière et des Matériaux
par Grégory Malinowski
Transport dépendant du spin et couplage d’échange :
de la jonction tunnel au capteur magnétique intégré
Soutenance prévue le 20 Décembre 2004 devant le jury
composé de :

MM. C. Duret Examinateur
A. Fert Rapporteur
D. Givord
M. Hehn Examinateur
A. Schuhl Directeur de thèse
J. Teillet Président du Jury
Laboratoire de Physique des Matériaux, UMR7556
Université Henri Poincaré Faculté des Sciences - 54506 Vandoeuvre-lès-Nancy Cedex Remerciements
Je remercie André Fert et Dominique Givord d’avoir accepté d’être les
rapporteurs de cette thèse et Jacques Teillet d’en avoir assuré la présidence.
Je remercie Philippe Mangin et Michel Piecuch de m’avoir accueilli au
laboratoire. Merci à Alain Schuhl de m’avoir proposé cette thèse, de l’avoir
dirigée et de m’avoir toujours bien conseillé au cours de ces trois années.
Cette thèse CIFRE n’aurait jamais vu le jour sans les deux personnes
suivantes : Patrick Alnot et Christophe Nicot. Patrick et Christophe ont su
discuter et mettre leur projet sur la table en accommodant les besoins de la
société SNR Roulements et ceux du Laboratoire de Physique des Matériaux.
Pour avoir rendu cette ...

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U.F.R. Sciences et Techniques de la Matière et des Procédés Ecole doctorale EMMA Département de Formation Doctorale de Physique et Chimie de la Matière et des Matériaux Thèse Présentée pour obtenir le titre de Docteur de l’Université Henri Poincaré, Nancy I En Physique et Chimie de la Matière et des Matériaux par Grégory Malinowski Transport dépendant du spin et couplage d’échange : de la jonction tunnel au capteur magnétique intégré Soutenance prévue le 20 Décembre 2004 devant le jury composé de : MM. C. Duret Examinateur A. Fert Rapporteur D. Givord M. Hehn Examinateur A. Schuhl Directeur de thèse J. Teillet Président du Jury Laboratoire de Physique des Matériaux, UMR7556 Université Henri Poincaré Faculté des Sciences - 54506 Vandoeuvre-lès-Nancy Cedex Remerciements Je remercie André Fert et Dominique Givord d’avoir accepté d’être les rapporteurs de cette thèse et Jacques Teillet d’en avoir assuré la présidence. Je remercie Philippe Mangin et Michel Piecuch de m’avoir accueilli au laboratoire. Merci à Alain Schuhl de m’avoir proposé cette thèse, de l’avoir dirigée et de m’avoir toujours bien conseillé au cours de ces trois années. Cette thèse CIFRE n’aurait jamais vu le jour sans les deux personnes suivantes : Patrick Alnot et Christophe Nicot. Patrick et Christophe ont su discuter et mettre leur projet sur la table en accommodant les besoins de la société SNR Roulements et ceux du Laboratoire de Physique des Matériaux. Pour avoir rendu cette aventure possible, je vous suis bien plus que recon- naissant. J’ai une pensée toute particulière pour Christophe Nicot. Bien que travaillant dans l’industrie, comme tu avais fait une thèse également, tu as compris dès le départ les besoins et les problèmes que ce genre de recherche pouvaient générer dans un laboratoire publique. Les discussions que nous avons eues se sont toujours déroulées dans un bon esprit malgré la nécessité de faire avancer le projet (ah! les chefs). Le pari était très audacieux et je ne suis pas sûr que quelqu’un aurait signé si le résultat obtenu avait été réclamé dès le début. Néanmoins, le choix que tu as fait et défendu a été payant. Je sais que la situation n’est pas aisée pour toi et que, selon moi, tu n’as pas eu la reconnaissance que tu méritais pour ce projet. Dans tous les cas, sache que j’ai apprécié toutes les discussions que nous avons eu ensemble et je te remercie sincèrement pour tout ce que tu as fait. J’ai passé au LPM trois années inoubliables et la plupart des choses que j’ai apprises, je les dois à une personne : Michel Hehn. Merci de m’avoir appris le métier, la rigueur et le sens critique, de m’avoir communiqué ton enthousiasme pour la recherche. Merci de m’avoir accordé ton temps pour répondre à mes questions, m’aider à rédiger les rapports... Je ne peux pas citer ici tout ce que tu as fait pour moi, cela nécessiterait un second volume (et je ne suis pas sûr que tu sois prêt à le relire!). Même si il y a eu quelques moments difficiles, j’ai beaucoup apprécié travailler en ta compagnie. J’es- père que nous serons amenés à retravailler ensemble un jour prochain (si ce n’est pas réciproque, tu n’es pas obligé de me le dire). Je suis sûr qu’on peut doubler le nombre d’échantillons!!!! Si je me souviens bien, c’est Olivier Lenoble qui a appuyé ma candida- ture auprès d’Alain Schuhl. Certains enseignants enthousiastes vous donnent l’envie et la volonté de faire des sciences. Olivier, tu fais partie de ces gens là! C’est un peu grâce à toi si je suis arrivé jusque là (donc si quelqu’un a des plaintes à formuler, c’est deuxième bureau au troisième étage, entrée 2A). Merci également pour ton aide dans l’interprétation des courbes de diffrac- tion de RX. Qu’aurait été cette thèse sans la participation de Sylvie Robert (madame café, bien pratique pour se réveiller quand on arrive le matin). Merci pour toute l’aide que tu m’as apportée concernant les expériences de diffraction de RX et le temps que tu m’as concédé. Les discussions que nous avons eues tout au long de ma thèse ont toujours été un réel plaisir pour moi. Je crois aussi qu’on devrait te décerner un prix pour avoir accepté de relire et de corriger mon manuscrit (bon, on ne t’avait pas forcé non plus). Je tiens à remercier Pierre Panissod pour l’aide qu’il nous a apporté dans la compréhension des propriétés magnétiques ainsi que pour les simulations qu’il a réalisées. Merci pour l’intérêt porté à mon travail et pour la lecture critique, en avant première, de mon manuscrit. Les séjours passés à Annecy à la SNR ont vraiment été très agréables. Les personnes que j’ai eu la chance de côtoyer ont toutes été très sympa- thiques et toujours prêtes à m’aider. Je remercie Pascal Desbiolles, Gerard Ballas, Olivier Blanchin pour toutes les discussions que nous avons eues et les conseils qu’ils m’ont apportés. Merci à Guy Sylvestre pour son aide dans la réalisation des supports pour réaliser les mesures. Mes débuts en Labview n’auraient pas été concluants sans l’aide de Pierre Bel et de François Lor- mand. Merci à Catherine Dagand pour son aide dans l’organisation de mes déplacements et pour sa bonne humeur permanente. Enfin, merci à René Nantua pour avoir poursuivi avec enthousiasme et intérêt ce projet. Il me semble que j’oublie quelqu’un... Christophe Duret! Travailler avec toi a été un réel plaisir. Même si les débuts ont été un peu difficiles (ce n’est pas facile de reprendre un projet en route), je pense que notre collaboration a été fructueuse. Sois ici remercié pour le temps et le travail que tu as investi dans ce projet, pour avoir toujours répondu à mes nombreuses questions ainsi que pour ta sympathie. Les mesures effectuées à la SNR n’auraient pas été possibles sans la carte d’acquisition réalisée par le C4I. Merci à, Gilles Chaumontet pour avoir suivi et aider à l’aboutissement de ce projet et à Sully Vitry pour son importante participation dans la conception et surtout le "débugage" de la carte. Merci également à Sylvie Pothier pour s’être si bien occupée des problèmes ad- ministratifs. Enfin, je remercie Jean-Michel Thénard pour avoir accepté de participer au projet. Mes remerciements vont également à Christophe Chatelain pour sa col- laboration dans la réalisation de simulations numériques. Même si elle n’a pas été réellement concluante, j’ai appris et compris de nombreuses choses en travaillant en ta compagnie. Merci à la "Dream Team" de la techno : François Montaigne, Frédéric Canet, Eric Jouguelet et Mohammed Sajieddine pour avoir processé mes nombreux échantillons. Un grand merci aux autres membres du laboratoire qui ont contribué à ce travail:MarcAlnotpourlacréationdufourderecuitsousvide,Jean-Georges Mussot pour les différentes pièces réalisées, Luc Moreau pour son aide et ses petits cafés au bâtiment de cryo, Christine Bellouard pour son aide concer- nant les mesures magnétiques (VSM, susceptomètre, Squid), Christain Senet, Monsieur informatique du laboratoire, François Mouginet, Damien Ligiardi et Danielle Pierre pour leur bonne humeur et leur aide ponctuelle, sans ou- blier Coriolan Tiusan pour les nombreuses et très intéressantes discussions que nous avons eues! Merci également à Stéphane Andrieu pour son aide concernant les expériences de diffusion du Mn (il est un peu capricieux ce petit Mn). Un petit paragraphe pour les footeux du vendredi midi! Je ne vous citerai pas tous, mais merci pour ces petites séances qui ont permis de me maintenir en forme (tout compte fait, je ne sais pas si ça m’a fait plus de bien que de mal!). Passons maintenant aux collègues thésards! Tu as commencé par ton col- loc de bureau donc je te rends la pareille. Merci à Jérôme Faure-Vincent, compagnon de bureau pendant ces trois années avec qui c’était toujours un plaisir de discuter (et pas souvent de physique!!!). Petit message personnel : tu as remercié Thomas pour t’avoir sorti de galère en Roumanie mais tu as oublié que sans moi, tu y serais peut-être encore! Ne nie pas; j’ai des té- moins! On a quand même quelques très bons souvenirs ensemble... Merci à Thomas Hauet, jeune recrue (plus si jeune que ça maintenant) de l’équipe magnétisme! J’espère bien te voir en Irlande! Sans oublier Daniel Lacour pour son aide et ses très très bonnes idées ainsi que Stéphane Soriano, Alan Picone et Stéphane Abriet. Merci à Côme de Buttet pour les mesures magné- tiques effectuées en fin de thèse. Enfin, le dernier que je souhaite remercier ici, mais non le moindre, c’est monsieur Michael Molinari. Merci pour l’aide que tu m’as offerte lors des recuits sous vide. Merci également pour ton ami- tié. C’est quand tu veux si tu souhaites apprendre quelques petits trucs au foot ou au squash! Une mention spéciale à Muriel Sicot, pour son aide, son soutien dans les moments difficiles ainsi que pour tout le reste... merci merci merci! Je ne pouvais pas finir ces remerciements sans avoir une pensée toute par- ticulière pour ma famille. Je tiens à remercier mes parents qui ont fait de moi ce que je suis devenu, qui m’ont soutenu constamment et qui le font encore aujourd’hui. Je vous suis éternellement reconnaissant de tout ce que vous avez fait pour moi. Merci à ma soeur Laurence pour m’avoir écouté quand j’en avais besoin, et à mon "beauf" Thierry. Vous m’avez tout les deux sou- tenu et aidé, vous m’avez supporté dans les moments difficiles et pour tous les bons moments que nous avons passés ensemble durant ces années, je vous remercie. J’espère sincèrement qu’il y en aura beaucoup d’autres! Merci éga- lement à Matthieu, mon "petit" frère pour ne pas s’être vengé des mauvais traitements que je lui faisait subir quand il était plus petit que moi. Enfin, une grosse bise pour ma Mamie! Lesdernièreslignesdecesremerciements(etlesquelquespagesquisuivent...) sont dédiées à mon petit brin de soleil, ma petite fille Anna qui m’a permis de conserver espoir même dans les pires situations.