Développement d'un montage de résonance ferromagnétique en fonction de la température pour l'étude des couches minces de CoFeCrB

Ce projet de maîtrise de recherche présente les étapes de réalisation d’un montage expérimental pour mesurer la résonance ferromagnétique en fonction de la température et son application à l’étude des couches minces de CoFeCrB. Le projet est en quelque sorte une suite des travaux de K. Oguz et de C. Lacroix sur l’étude de l’ajout de Cr dans des couches minces de CoFeB dans le contexte de jonctions tunnels magnétiques. Premièrement, dans ses travaux, K. Oguz émet l’hypothèse que le CoFeCrB permettrait de diminuer le courant critique nécessaire au renversement de l’aimantation par couplage de spins en raison de sa plus faible aimantation à saturation. Il a observé une diminution quasi linéaire de l’aimantation à saturation en fonction de la concentration de Cr dans les couches minces magnétiques. Ensuite, les travaux de C. Lacroix ont mis en lumière l’impact de la substitution de Cr sur les mécanismes de relaxation magnétiques qui ont aussi une influence sur le courant critique. Il a observé une augmentation de la largeur de résonance en fonction de la concentration de Cr dans les échantillons, ce qui vient contrer une partie de l’avantage de la diminution de l’aimantation à saturation. Les travaux actuels s’intéressent ensuite à la dépendance des mécanismes de relaxation en fonction de la température de l’échantillon. Cette étude en température des couches minces de CoFeCrB est nécessaire pour mieux identifier l’origine exacte des mécanismes de relaxation observés par C. Lacroix. Donc, l’objectif principal du projet est de développer un montage de résonance ferromagnétique en fonction de la température afin d’étudier la condition de résonance et les mécanismes de relaxation dans des couches minces de CoFeCrB avec des concentrations différentes de Cr. Un montage complet, permanent et automatisé de résonance ferromagnétique en fonction de la température a été développé. Ce montage permet des mesures à large bande entre 26.5 GHz et 40 GHz à des températures entre 4 K et 300 K. Ce montage utilise un aimant supraconducteur de 9.4 T comme source de champ magnétique externe pour la saturation de l’échantillon, donc des mesures à plus hautes fréquences peuvent être envisagées. La température de l’échantillon est contrôlée par une insertion à température variable munie d’un circuit fermé d’hélium refroidi. L’excitation et la détection est effectuée à l’aide d’un circuit micro-onde composé d’un adaptateur coaxialguide d’onde court-circuité, d’une diode et d’un amplificateur à détection synchone. Une bobine de modulation a été conçue afin de moduler le champ magnétique externe. L’automatisation de la prise de mesures avec LabView a permis l’exécution du plan de 240 mesures de résonance ferromagnétique durant 7 semaines.