Les chemins de commutation des mémoires magnétiques à accès aléatoire à couple de transfert de spin.

Résumé Dans les mémoires magnétiques à transfert de spin, l’aimantation d’une couche mince ferromagnétique est retournée sous l’effet d’un courant polarisé. Au cours de ce manuscrit est étudiée la façon dont ce retournement s’opère, appelée chemin de retournement. Après avoir posé les concepts théoriques de base nécessaires et effectué un état de l’art du chemin de retournement, je présente les résultats de nos simulations micromagnétiques. Nous avons étudié le chemin de retournement en fonction du diamètre du dispositif. Ces calculs numériques prédisent un retournement composé d’une phase cohérente suivie de la nucléation et de la propagation d’une paroi de domaine. Ce chemin de retournement est attendu pour les dispositifs the 20 à 100 nm à température ambiante, donc dans nos mesures à venir. La propagation de paroi de domaine observée dans les simulations présente de complexes oscillations de Walker qui ne sont pas expliquées par les modèles de l’état de l’art. Aussi je présente un modèle de dynamique de paroi plus complet, où la géométrie exacte du système est prise en compte. Dans cette géométrie l’élasticité de la paroi donne naissance à un nouveau champ que nous appelons champ d’étirement. Ce champ d’étirement joue un rôle capital dans la dynamique de paroi et va nous permettre de comprendre et de prédire les oscillations de Walker complexes. Nos mesures sont effectuées pour des dispositifs de mémoires magnétiques à transfert de spin dernière génération, basé sur une jonction tunnel magnétique à anisotropie perpendiculaire. Le diamètre de nos dispositifs varie entre 26 et 200 nm. Nous effectuons des mesures de magnétométrie, de résonance ferromagnétique et des mesures électriques résolues en temps de la commutation. Le chemin de retournement mesuré dans ces dernières présente les signatures d’une phase initiale cohérente suivie d’un déplacement de paroi de domaine, comme calculé dans nos simulations. Les fortes oscillations de Walker prédites par nos modèles sont observées pour des échantillons spécifiques où la couche libre présente peu de défauts, mais pas dans nos échantillons les plus standards. Ceci met en lumière l’intérêt de nos travaux analytiques dans la compréhension du retournement dans des dispositifs destinés aux applications industrielles.