Étude théorique du couplage ferro-antiferromagnétique dans les couches minces

Membre de l'Institut, Professeur à la Faculté des Sciences de Grenoble, France

Résumé

Dans une première partie, l’auteur étudie les propriétés magnétiques d’un système formé de grains antiferromagnétiques très fins formés en épitaxie sur une couche mince ferromagnétique. Il montre que d’un point de vue statistique les moments magnétiques superficiels de ces grains, correspondant à l’interface de contact avec la couche mince, se comportent sous l’action de l’aimantation de la couche ferromagnétique comme les moments volumiques de grains fins ferromagnétiques sous l’action d’un champ magnétique. Il interprète sur ces bases les cycles d’hystérésis dissymétriques présentés par le système, la variation des champs critiques avec le numéro d’ordre du cycle ainsi que l'hystérésis de rotation. De tels systèmes permettent ainsi d’étudier expérimentalement l'hystérésis antiferromagnétique.

Dans une deuxième partie, l’auteur étudie le comportement magnétique d'une lame mince ferromagnétique, à faces parallèles, dans laquelle les moments magnétiques des plans atomiques superficiels sont soumis à des couples arbitraires. Il en déduit le comportement, dans un champ magnétique tournant, de deux lames minces couplées par épitaxie, l'une ferromagnétique, l’autre antiferromagnétique. Il introduit la notion d’hystérésis oscillante qu’il convient de distinguer de l’hystérésis alternative et de l'hystérésis de rotation. Il montre que le rapport de l’hystérésis oscillante (pour une amplitude totale égale à hh sur l’hystérésis de rotation peut être nul dans certains cas. Il suggère d’interpréter sur ces bases la faiblesse de ce rapport, constatée dans un système de deux couches couplées.

Abstract

In the fírst part, the author studies the magnetic properties of a system formed from very fíne antiferromagnetic grains which are epitaxially formed on a thin ferromagnetic film. From a statistical point of view, he shows that the superficial magnetic moments of these grains, corresponding to the interface of contact with the thin film behave under the action of the magnetization of the ferromagnetic film as volumetric moments of fine ferromagnetic grains under the action of a magnetic field. Upon this basis, he interprets the unsymmetric hysteresis cycles presented by the system, the variation of the critical fields with the number of order of the cycle, and the hysteresis of rotation. Systems of this sort thus permit the experimental study of antiferromagnetic hysteresis.

In the second part, the author studies the magnetic behavior of a ferromagnetic thin film possessing parallel faces, in which the magnetic moments of the superficial atomic planes are submitted to arbitrary couples. He deduces the behavior, in a rotating magnetic field of two thin films, one ferromagnetic and the other antiferromagnetic, coupled by their epitaxy. He introduces the notion of oscillating hysteresis, which is to be distinguished from the alternating hysteresis and from the hysteresis of rotation. He shows that the ratio of the oscillating hysteresis (for the total amplitude equal to π) to the hysteresis of rotation can be zero in certain cases. Upon these bases, he suggests the interpretation of the small values of this ratio, lor a system of two coupled films.