Magnetic configurations in Co-based nanowires explored by electron holography and micromagnetic calculations

Les nanofils magnetiques suscitent un interet considerable depuis une quinzaine d'annees en raison de leur utilisation potentielle pour la spintronique. Leur utilisation potentielle dans des dispositifs exige une description detaillee des etats magnetiques locaux des nanofils. Dans cette these, j'ai etudie qualitativement et quantitativement les etats magnetiques a l'etat remanent de nanofils magnetiques par holographie electronique (EH) et simulations micromagnetiques. Une analyse detaillee a ete realisee sur deux types de nanofils : multicouches Co/Cu et nanofils FeCoCu a diametre module. Les deux systemes ont ete synthetises par electrodeposition dans des membranes. La combinaison des caracterisations magnetiques, structurales et chimiques locales obtenues dans un TEM avec des simulations micromagnetiques ont permis une description complete de ces systemes. Pour les nanofils multicouches Co / Cu, j'ai analyse l'influence des epaisseurs de cobalt et de cuivre ou de la structure cristalline de Co sur la configuration magnetique de nanofils isoles. Apres l'application d'un champs de saturation dans des directions parallele et perpendiculaire a l'axe des nanofils, j'ai etudie les configurations magnetiques pour les epaisseurs de Co / Cu suivantes : 25nm / 15nm, 25nm / 45nm, 50nm / 50nm et 100nm / 100nm. Trois configurations principales a la remanence ont ete trouvees : (i) un couplage antiparallele entre les couches Co, (ii) une structure mono-domaine et (iii) un etat vortex. Dans les nanofils Co (25 nm) / Cu (15 nm), en fonction de la direction du champ de saturation, les couches de Co peuvent presenter soit un couplage antiparallele (champ de saturation perpendiculaire) ou un couplage de type vortex (champ de saturation en parallele) avec un coeur aligne parallelement a l'axe du fil. Cependant, 10% des nanofils etudie presente un etat mono-domaine quel que soit le champ de saturation parallele et perpendiculaire. Dans le cas Co (50 nm) / Cu (50 nm) et Co (25 nm) / Cu (45 nm), l'epaisseur plus grande de Cu separant les couches ferromagnetiques reduit l'interaction magnetique entre des couches de Co voisines. L'etat remanent est donc forme de la combinaison de couches de Co monodomaines orientes perpendiculairement a l'axe du fil et de certains etats vortex. Enfin pour la configuration Co (100 nm) / Cu (100 nm), un etat monodomaine est observe quel que soit la direction du champ applique lors de la saturation. Toutes ces configurations magnetiques ont ete determinees et simulees a l'aide des calculs micromagnetiques jusqu'a ce qu'un accord quantitatif avec les resultats experimentaux aient ete obtenus. J'ai ainsi pu expliquer l'apparition et la stabilite de ces configurations en fonction des principaux parametres magnetiques tels que l'echange, la valeur et la direction de l'anisotropie et l'aimantation. La comparaison entre les simulations et les resultats experimentaux ont ainsi servi a determiner precisement la valeur de ces parametres. Dans les nanofils FeCoCu a diametre module, une description detaillee de l'influence de la geometrie sur la configuration locale de spins a ete realisee. Les experiences d'holographie electronique montrent une structure magnetique monodomaines avec l'aimantation alignee longitudinalement. Cependant, nous avons trouve grâce a des simulations micromagnetiques que cette configuration monodomaine est fortement affectee par la variation locale du diametre. L'etude en particulier du champ de fuite mais aussi du champ demagnetisant a l'interieur des nanofils a mis en evidence le role preponderant des charges magnetiques aux zones de variation de diametre. De plus l'aimantation presente une structure plus compliquee qu'un simple alignement le long de l'axe du fil. Enfin les resultats que j'ai obtenus ont abouti a une interpretation differente d'experiences precedentes en MFM.