REALISATION DE MICROCIRCUIT HYPERFREQUENCE POUR L’EXCITATION ET L’ETUDE DYNAMIQUE DE MULTICOUCHES

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Extrait

FAIBLE DISPERSION DE COERCITIVITE DANS LES RESEAUX DE

NANOSTRUCTURES FABRIQUES PAR IRRADIATION.

T. Devolder, C. Chappert, V. Mathet

Institut d’Electronique Fondamentale, UMR CNRS 8622, Université Paris sud, 91405 Orsay,

France. Tél. [phone] E-mail [e-mail]

Y. Suzuki, Y. Yokoyama

National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Electronics Institute,

AIST Tsukuba Central 2, Umezono 1-1, Tsukuba, 305-8568, Japon.

H. Bernas.

Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse, UPR CNRS 6412,

Université Paris-Sud, 91405 Orsay, France.

Les nanostructures magnétiques ont souvent été proposées comme moyen potentiel

d’améliorer la densité de stockage d’information des disques durs. Néanmoins, le survol d’un

milieu structuré suppose que ce dernier soit suffisamment plat, ou tout au moins régulier. De

plus, les propriétés de chacune des nanostructures doivent être aussi identiques que possible.

Or de nombreuses études [1] ont montré que lorsque le champ coercitif est défini par une

barrière de nucléation, celui-ci présente une dispersion très significative d’une structure à

l’autre.

Dans cet article, nous présentons une façon de fabriquer des nanostructures planes de

coercitivité très reproductibles. La méthode repose sur l’irradiation d’alliage CoPt

3

d’épaisseur judicieusement choisie.

Pour des couches minces à anisotropie uniaxiale orientée suivant la normale à la surface, il y

a une gamme d’épaisseur pour laquelle la configuration magnétique d’équilibre consiste en

des domaines en bandes. La taille des domaines dépend fortement de la valeur exacte du

facteur de qualité [2], et les parois sont de type Bloch. Quand la période des bandes est petite,

l’échantillon est rempli de parois et apparaît comme désaimanté.

-4

-2

0

2

4

-0.2

-0.1

0.0

0.1

0.2

F=10

15

He/cm²

F=3x10

15

He/cm²

Non irradié

F=6x10

14

He/cm²

RotationKerr(deg.)

H (kOe)

Fig. 1 : Cycles d’hystérésis

mesurés

par

Effet

Kerr

magnéto-optique

polaire,

sur des films de CoPt

3

irradié à 10 keV avec des

ions Helium

.

Sur des alliages CoPt

3

d’épaisseur 15 nm et d’axe facile initialement perpendiculaire, nous

avons utilisé l’irradiation avec des ions He de façon à ajuster l’anisotropie magnéto-

cristalline au voisinage de l’anisotropie de forme (Fig. 1). Après irradiation, la rémanence

disparaît et le comportement magnétique indique la présence de domaines en bandes.

-2

-1

0

1

2

-0.3

0.0

0.3

RotationKerr(a.u.)

H(kOe)

Fig. 2 : Cycle d’hysteresis de 10

4

plots de diamètre 570 nm (cycle

bruité) et cycle d’un film non

irradié

de

CoPt

3

.

Une

pente

correspondante au signal de la

matrice

a

été

soustraite

au

premier cycle.

Afin de fabriquer des nanostructures, l’irradiation est faite au travers d’un masque de

résine fabriqué à la surface de l’échantillon. Les modifications s’opèrent partout sauf sous les

plots de résine. Après enlèvement de celle-ci, on obtient un échantillon plat (rugosité

rms < 2 Å) comprenant des plots à aimantation perpendiculaire insérés dans une matrice de

rémanence nulle.

Nous avons étudié leurs propriétés magnétiques par PMOKE (Fig.2) et MFM sous

champ (Fig. 3). La coercitivité des plots ne dépend pas de la taille des plots, contrairement au

cas des nanostructures gravés [1]. La coercitivité du réseau de plot est celle de la couche non

structurée, et les cycles d’hystérésis sont très similaires (Fig.2).

Les études MFM montrent de plus qu’aucune nucléation n’est requise pour retourner

l’aimantation des plots, car des parois peuvent être injectées par la matrice, qui agit comme

un «

réservoir de parois »

. Ce scénario est confirmé par le fait que les zones dont

l’aimantation s’est retournée sont toujours connectées à la matrice. Ceci est particulièrement

frappant lors qu’on désaimante à partir du champ coercitif : les zones non retournées sont

situées au centre des plots, entourées de zones retournées (Fig. 3C). Dans ces conditions, la

coercitivité de chacun des plots est un seuil de propagation de paroi et non un seuil de

nucléation, d’où une excellente reproductibilité des coercitivités.

A

B

C

Fig. 3 : Images MFM de la distribution d’aimantation dans des plots de 570 de diamètre.

Un champ perpendiculaire à la surface est appliqué.

(A)

: -170 Oe pour les 6 plots du haut,

-200 Oe pour les 6 suivants et -220 Oe pour les derniers. Les zones dont l’aimantation s’est

retournée apparaissent en noir.

(B)

: -400 Oe. Les zones retournées apparaissent en blanc.

(C)

: Etat après une désaimantation ac.

[1] J.P. Jamet et al.,

Phys. Rev. B

57

, 14320 (1998).

[2] N.Saito, et al.

J. Phys. Soc. Jap

,

19

, 116 (1964); C. Kittel,

Phys. Rev.

70

, 965 (1946).