Structure électronique et propriétés magnétiques de nanostructures et superéseaux Co/Ni(111)
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Materials with perpendicular magnetic anisotropy are interesting for high density magnetic recording. Among these materials, Co/Ni multilayers are promising because they can also be used as magnetic electrodes in spin valves, the magnetic configuration of which can be modified by spin torque effect using a low intensity spin polarised electric current. The aim of this thesis is to study the electronic structure of Co/Ni(111) multilayers from DFT calculations. We first described the localized electron states which can exist in these nanostructures: Shockley states at the surface of these multilayers or quantum-well states in Co layer grown on a Ni substrate or buried between two thick Ni layers. In a second step, we interpreted the magnetic anisotropy of Co/Ni(111) multilayers in terms of electron states. We calculated the magnetic anisotropy energy of Co/Ni(111) multilayers to select the systems with perpendicular magnetic anisotropy. We analyzed the magnetic anisotropy in terms of the anisotropy of the orbital magnetic moments of the atoms in the multilayers, according to the model developed by Patrick Bruno. The comparison between the magnetic moments calculated ab initio and measured by X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) has also been performed.
Abstract FR:
Les matériaux à anisotropie magnétique perpendiculaire suscitent beaucoup d'intérêt, du fait de leur possible utilisation pour l'enregistrement magnétique de haute densité. Parmi les matériaux à anisotropie magnétique perpendiculaire, les multicouches Co/Ni sont particulièrement intéressantes car elles peuvent également être utilisées comme électrodes magnétiques dans des vannes de spin dont la configuration magnétique peut être modifiée grâce au couple magnétique (spin torque) exercé par un courant électrique polarisé en spin de relativement faible intensité. L'objectif de cette thèse est d'étudier la structure électronique de superéseaux Co/Ni(111) avec des codes de calcul DFT. Dans un premier temps, nous avons caractérisé les états électroniques localisés qui peuvent exister dans des nanostructures Co/Ni: états de Shockley à la surface de ces multicouches ou états de puits quantique dans une couche de Co déposée sur un substrat de Ni ou enterrée entre deux couches épaisses de Ni. Dans un second temps, nous avons cherché à comprendre l'origine de l'anisotropie magnétique dans les superéseaux Co/Ni(111) en reliant ses variations à la nature des états électroniques. Nous avons calculé l'énergie d'anisotropie magnétique des superéseaux Co/Ni(111) pour sélectionner ceux dont l'anisotropie magnétique est perpendiculaire. Nous avons relié l'anisotropie magnétique à l'anisotropie des moments magnétiques orbitaux des atomes du superéseau, en accord avec les conclusions du modèle de Bruno. La comparaison des moments magnétiques obtenus par calculs ab initio et mesurés par dichroïsme magnétique circulaire des rayons X (XMCD) a également été effectuée.