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Résonance ferromagnétique


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Résonance ferromagnétique

 

Notre équipe dispose d’un spectromètre de résonance de spin électronique Bruker en bande X (fréquence voisine de 9.7 GHz). Ce spectromètre est également doté d’un équipement cryogénique à flux d’hélium permettant une étude expérimentale dans une large gamme de température [4K, 300K]. Il est utilisé pour étudier le spectre de résonance (plus généralement le signal d’absorption hyperfréquence) de couches minces magnétiques.

 

Dans une telle expérience on fait varier la fréquence de résonance du système magnétique grâce à l’application d’un champ magnétique statique pour satisfaire la condition de résonance. Pour un film magnétique la condition de résonance dépend de l’orientation du champ statique en raison de l’effet de champ démagnétisant (ou anisotropie de forme). Aussi l’expérience de base (géométrie expérimentale illustrée ci-dessous) consiste à étudier le spectre de résonance en fonction de l’orientation (angle θH avec la normale) du champ H appliqué dans un plan perpendiculaire au plan du film. Le signal détecté correspond à la dérivée de la puissance absorbée par rapport au champ statique. Il conduit à une raie de résonance antisymétrique en champ par rapport au champ de résonance (illustration ci-dessous). On exploite les principales caractéristiques du spectre de résonance observé : la forme de raie, le rapport A/B, le champ de résonance, la largeur de raie, l’intensité du signal d’absorption.

 

Fig. Géométrie expérimentale : pour le film placé verticalement au centre de la cavité hyperfréquence , le spectre de résonance est étudié en fonction de l’orientation θH = (z,H) du champ statique appliqué dans un plan perpendiculaire au plan du film.

 

Fig. Spectre de résonance observé en géométrie parallèle pour une couche mince de permalloy (alliage Ni80Fe20 ). La raie de résonance est caractérisée par le rapport A/B (où A et B désignent respectivement l’amplitude des lobes au dessus et en-dessous de la ligne de base) directement lié à la phase du signal. Le champ de résonance Hres est déduit du champ H0 et la largeur de raie ΔH est caractérisée par la largeur pic-à-pic ΔHpp .