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Contrôle de l’énergie d’anisotropie magnétique de couches magnétiques par application d’un potentiel de surface

par Allongue Philippe, Anne-Marie - publié le , mis à jour le

Participants : P. Allongue et F. Maroun

Doctorants et Post-docs : Nan Di , A. Lamirand , R. Novak (2012), A. Engelhardt (2011), N. Tournerie (2005)

On exploite la structure moléculaire de l’interface électrochimique pour étudier par mesures magnéto-optiques in situ l’influence d’un fort champ électrique (\sim1V/nm) sur l’anisotropie magnétique d’une couche Co/Au(111). La figure 1 résume les mesures MOKE mettant en évidence l’effet magnétoélectrique (ME) obtenues avec des couches Co/Au(111). Dans le cas d’une couche d’épaisseur 1.7 plans atomiques (ML) aimantée perpendiculairement les cycles d’aimantation de la Fig. 1a indiquent une rotation de l’axe de facile aimantation d’environ\sim26° pour une variation du potentiel de \sim0.45 V. Pour les couches aimantées dans le plan (épaisseur > 2ML) la Fig. 1b montre que le potentiel induit une variation linéaire et réversible de la susceptibilité \chi (pente de la courbe MH) en accord avec un effet de champ électrique. Le fait que les variations relatives de  \chi en fonction du potentiel, 1/\chi(\Delta\chi/\Delta U) diminuent avec une épaisseur croissante de cobalt (Fig. 1c) démontrent qu’il s’agit d’un effet de surface. L’énergie d’anisotropie de surface suite la loi U, K_S ^S^u^r^f = – 0.415 – 0.133 U (en erg cm^-^2) avec U en V_M_S_E.

Fig. 1 : Effets magnétoélectriques sur des couches Co/Au(111) en solution. Le film de cobalt est électrodéposé. (a) Evolution avec le potentiel du cycle d’aimantation d’une couche Co/Au(111) d’épaisseur 1.7 ML. L’insert montre le caractère linéaire et réversible de l’influence du potentiel. (b) Dépendance en potentiel de la susceptibilité magnétique \chi de couches Co/Au(111) aimantées dans le plan. (c) variations de 1/\chi(\Delta\chi/\Delta U) en fonction de l’épaisseur de la couche Co/Au(111).

Publications :

N. Tournerie, A. P. Engelhardt, F. Maroun, and P. Allongue, "Influence of the surface chemistry on the electric-field control of the magnetization of ultrathin films" Phys. Rev. B 86 (10), 104434 (2012).
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.86.104434

N. Tournerie, A. Engelhardt, F. Maroun, and P. Allongue, Probing the electrochemical interface with in situ magnetic characterizations : A case study of Co/Au(111) layers, Surf. Sci. 631, 88 (2015).
http://dx.doi.org/10.1016/j.susc.2014.06.023