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RÉSUMÉ
Les couches minces, nanostructures et hétérostructures magnétiques présentent des comportements différents et des fonctionnalités nouvelles par rapport aux matériaux massifs : effets thermiques et anisotropie exaltés, apparition de domaines et de parois spécifiques, effets de magnétotransport géants, etc. Ces effets et leur mise en œuvre dans le domaine des nanostructures simples sont décrits avec des exemples d'intégration technologique dans les domaines de l’électronique et de la médecine : disques durs, capteurs de champ, traceurs, etc.
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Olivier FRUCHART : Chargé de recherches au CNRS. Laboratoire Louis Néel, Grenoble
INTRODUCTION
Les couches minces, nanostructures et hétérostructures magnétiques présentent des comportements différents et des fonctionnalités nouvelles par rapport aux matériaux massifs : effets thermiques et anisotropie exaltés, apparition de domaines et de parois spécifiques, effets de magnétotransport géants, etc. Ces effets et leur mise en œuvre sont décrits dans les dossiers [E 2 150] et , suivis d’exemples de leur intégration technologique dans les domaines de l’électronique et de la médecine : disques durs, capteurs de champ, traceurs, etc.
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Préambule
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3. Propriétés des nanostructures simples
On appelle nanostructure un système dont la dimensionnalité est encore réduite par rapport à une couche mince, c’est-à-dire dont les dimensions sont limitées dans au moins deux directions de l’espace. On peut les produire par des procédés de lithographie, ou par voie chimique ou physique (nanoparticules).
Les phénomènes physiques à l’œuvre dans les nanostructures sont les mêmes que dans les couches minces, mais suivant une géométrie différente. Cependant, il n’est pas possible de contrôler la taille latérale de nanostructures jusqu’au nanomètre avec les technologies actuelles. Ainsi, les effets qui ne se révèlent qu’à ces dimensions, tels que l’anisotropie magnétique de surface ou la diminution de la température de Curie, ne se rencontrent pas dans la pratique. Le comportement spécifique des nanostructures est lié essentiellement aux effets d’énergie dipolaire pour les configurations d’aimantation, et aux effets de volume fini. Les effets nouveaux, résultant de l’utilisation de systèmes composites (couches couplées, matériaux granulaires, etc.), qui apportent une complexité encore supérieure à celle des nanostructures, font l’objet de .
3.1 État fondamental micromagnétique
3.1.1 Plots minces à aimantation planaire
3.1.1.1 Matériau doux sous champ nul. Modèle de Van den Berg
Une nanostructure tend à former des domaines magnétiques pour diminuer les charges magnétiques et donc son énergie dipolaire. La forme des domaines est décrite par la construction dite de Van den Berg. Les hypothèses du modèle sont les suivantes :
1. le matériau est parfaitement doux ;
2. l’aimantation est planaire ;
3. l’épaisseur...
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