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

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

Participants : P. Allongue et F. Maroun

Doctorant : Hyeonseok Sim (2022)

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 26° pour une variation du potentiel de ∼0.45 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 χ (pente de la courbe M – H) en accord avec un effet de champ électrique. Le fait que les variations relatives de χ en fonction du potentiel, χΔχ/ΔU 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 suit la loi U, KSSurf = – 0.415 – 0.133 U (en erg cm-2) avec U en VMSE.

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 χ de couches Co/Au(111) aimantées dans le plan. (c) variations de 1/χ(Δχ/ΔU) 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