Séminaire SFP, Vendredi 15 février 2019 à 11h30 par Vincent CROS


Titre : Skyrmions magnétiques : la rencontre entre la spintronique et la topologie

Lieu : amphi CONCORDE, Université Paul Sabatier

Vincent CROS,Thalès, Paris-Saclay

Présentation :
Les skyrmions magnétiques sont des textures de spin topologiques [1] que l’on peut trouver dans des matériaux magnétiques dans lesquels la symétrie d’inversion est brisée soit dans la structure cristalline soit par la présence d’une interface. Cette brisure de symétrie ainsi que l’existence d’un fort couplage spin-orbite sont les ingrédients principaux pour générer une interaction magnétique chirale i.e. l’interaction Dzyaloshinskii- Moriya (DMI), cruciale pour la stabilisation mais aussi les propriétés statiques et dynamiques des skyrmions. [2]. De par leur taille qui peut être extrêmement réduite (jusqu’à quelques distances atomiques de diamètre), leur mobilité par effet de transfert de spin ou encore leur comportement similaire à une quasi-particule, plusieurs nouveaux concepts de dispositifs originaux dans les technologies de l’information et de la communication ont été récemment proposés allant de mémoires “racetracks” à des concepts plus originaux de technologies « beyond CMOS » tels que des architectures neuro-inspirées [3]. Jusqu’à très récemment les skyrmions magnétiques avaient été observés uniquement à basse température et sous fort champ magnétique dans des composes massifs non-centrosymmétriques ou encore dans des films de monocouches magnétiques. Dans ce séminaire, je présenterai des résultats expérimentaux récents montrant la stabilisation à température ambiante de petits skyrmions (30-80 nm) dans différents systèmes de multicouches magnétiques à base de Co et de films non- magnétiques de métaux lourds (Pt, Ir, Ru etc…) [4]. Ensuite, j’illustrerai la richesse des skyrmions liés à leur nature topologique en décrivant i) comment les skyrmions peuvent être nucléés par l’injection d’impulsions de courant [5], ii) comment ils peuvent être détectés (un par un) au travers de mesures de tension de Hall [6], iii) ou encore comment il est possible de les déplacer dans des pistes par effet de transfert de spin [5].
Ackn : EU grant MAGicSky No. FET-Open-665095, FLAG-ERA SoGraph (ANR-15-GRFL-0005), ANR grant TOPSky (ANR-17-CE24-0025) and DARPA MIPR# HR0011831554.
References :
  • [1] A.N. Bogdanov & U.K. Rößler, Phys. Rev. Lett. 87, 037203 (2001) ;
  • [2] N. Nagaosa, Y. Tokura, Nature Nanotech.8, 899 (2013) ;
  • [3] A. Fert, N. Reyren, V. Cros, Nat. Rev. Mat. 2, 17031 (2017) ;
  • [4] C. Moreau-Luchaire, VC et al., Nat. Nanotech,11, 444 (2016) ;
  • [5] W. Legrand et al., Nano Letters 17, 2703 (2017) ;
  • [6] D. Maccariello, VC et al., Nat. Nanotech. (2018)

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