| Des chercheurs du Laboratoire de Physique des Solides (LPS) (CNRS/Université Paris-Saclay), ont mis en évidence une interaction magnétique subtile qui impose un sens privilégié aux structures magnétiques dans le matériau Fe₅GeTe₂. Cette interaction, essentielle à la stabilisation de textures magnétiques chirales comme les skyrmions, est présente dans le coeur du matériau et fait du Fe₅GeTe₂ une plateforme prometteuse pour la spintronique de nouvelle génération. |
Les matériaux magnétiques bidimensionnels suscitent un intérêt croissant pour le développement de nouvelles technologies de traitement et de stockage de l’information. Parmi eux, le composé Fe₅GeTe₂ se distingue par son caractère ferromagnétique jusqu’à des températures proches de l’ambiante et par sa compatibilité avec les architectures de spintronique. Une question demeurait cependant ouverte : ce matériau possède-t-il une interaction de Dzyaloshinskii-Moriya (DMI), un mécanisme fondamental permettant de stabiliser des textures magnétiques chirales telles que les skyrmions ? Ces objets nanométriques, particulièrement robustes, sont envisagés comme supports d’information dans de futurs dispositifs à faible consommation énergétique.
Des chercheurs du Laboratoire de Physique des Solides (CNRS/Université Paris-Saclay), en collaboration avec le laboratoire SPINTEC (CEA-CNRS-UGA), ont apporté une réponse directe à cette question. Grâce à la spectroscopie Brillouin de diffusion de la lumière, ils ont mesuré pour la première fois la DMI dans des couches minces épitaxiées de Fe₅GeTe₂.
Les expériences révèlent une interaction de DMI clairement détectable et de signe identique dans toutes les épaisseurs étudiées. Contrairement à ce qui est observé dans de nombreux systèmes où cette interaction provient des interfaces, son intensité varie peu avec l’épaisseur du matériau. Ce résultat indique que son origine est principalement liée à la structure interne du cristal. Les observations sont compatibles avec un arrangement particulier de certains atomes de fer dans le réseau cristallin, susceptible de rompre localement les symétries du matériau.
L’étude met également en évidence une faible dissipation magnétique, propriété favorable à la propagation efficace des textures magnétiques et des ondes de spin. L’association d’une interaction chirale intrinsèque et de faibles pertes énergétiques fait ainsi de Fe₅GeTe₂ une plateforme particulièrement prometteuse pour l’étude de la dynamique des skyrmions et le développement de futurs composants de spintronique.
Contributeur·rice·s
João Sampaio, Antoine Pascaud, Edgar Quero, André Thiaville et Alexandra Mougin, Laboratoire de Physique des Solides (LPS, CNRS / Université Paris-Saclay)
Vincent Polewczyk, Alain Marty et Frédéric Bonell, SPINTEC (CEA / CNRS / Université Grenoble Alpes)
Financements
Agence Nationale de la Recherche (ANR) : ELMAX, NEXT, FLAG-ERA MNEMOSYN, ESR/EQUIPEX+ 2D-MAG ;
PEPR SPIN (France 2030) : SPINMAT et CHIREX ;
LabEx LANEF.
Référence
João Sampaio, Antoine Pascaud, Edgar Quero, André Thiaville, Vincent Polewczyk, Alain Marty, Frédéric Bonell et Alexandra Mougin, Dzyaloshinskii-Moriya Interaction in Fe₅GeTe₂ Epitaxial Thin Films, Nano Letters (2025). DOI : 10.1021/acs.nanolett.5c03547
Contact
João Sampaio, joao.sampaio@cnrs.fr