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Laboratoire Pierre Aigrain

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Séminaire 29 Novembre 2010

Microscopie magnétique à électrons balistiques

Stanislas ROHART (LPS, Orsay)

La microscopie à émission d’électrons balistiques (BEEM) a été développée en 1988 par Kaiser et Bell [1]. Il s’agit d’une variante du STM où le transport d’électrons chauds (typiquement 1 eV au dessus du niveau de Fermi) à travers une fine couche métallique est mesuré. En utilisant des multicouches magnétiques, Rippard et Buhrman [2] ont montré en 2000 que le transport dépend alors du spin des électrons et permet de réaliser une cartographie de la structure magnétique (domaines, parois de domaines) des couches magnétiques.

Dans ce séminaire, je présenterais le principe de cette technique et les aspects fondamentaux liés au transport d’électrons chauds dans les métaux. Je décrirai notre dispositif expérimental, développé à partir d’un STM sous ultra vide et à température ambiante. Ce microscope autorise deux modes de fonctionnement, spectroscopie et imagerie. Dans le premier mode, on détermine les longueurs d’atténuation dépendante du spin dans les couches ferromagnétiques [3]. Ces résultats sont comparés à des calculs ab-initio récents [4], basés sur la structure électronique des matériaux. Dans le mode imagerie, nous montrons que la haute résolution spatiale donne des informations sur des nouvelles structures de parois de domaines. Une comparaison quantitative est réalisée avec des calculs micromagnétiques [3], [5].


[1] W.J. Kaiser and L.D. Bell, Phys. Rev. Lett. 60, 1406 (1988)

[2] W.H. Rippard and R.A. Buhrman, Phys. Rev. Lett. 84, 971 (2000)

[3] A. Kaidatzis, S. Rohart, A. Thiaville and J. Miltat, Phys. Rev. B 78, 174426 (2008)

[4] V. P. Zhukov, E. V. Chulkov and P. M. Echenique, Phys. Rev. B 73, 125105 (2006)

[5] A. Bellec, S. Rohart, M. Labrune, J. Miltat and A. Thiaville, EuroPhys. Lett. 91, 17009 (2010)