Les parois des domaines magnétiques sont connues pour être une source de résistance électrique en raison de la difficulté pour les spins des électrons de transport de suivre leur texture magnétique. Ce phénomène présente un potentiel d’utilisation dans les dispositifs spintroniques, où la résistance électrique peut varier en fonction de la présence ou de l’absence d’une paroi de domaine.
Une classe de matériaux particulièrement intrigante sont les demi-métaux tels que La2/3Sr1/3MnO3 (LSMO) qui présentent une polarisation de spin complète, permettant leur exploitation dans des dispositifs spintroniques. Pourtant, la résistance d’un mur de domaine unique en demi-métaux restait inconnue. Maintenant, une équipe d’Espagne, de France et d’Allemagne a généré une paroi de domaine unique sur un nanofil LSMO et mesuré des changements de résistance 20 fois plus importants que pour un ferromagnétique normal tel que le cobalt.
La texture du domaine magnétique inhérente aux parois du domaine magnétique recèle un potentiel pour les applications spintroniques. La résistance électrique dans les ferromagnétiques dépend de la présence ou non de parois de domaine. Cet effet binaire (connu sous le nom de magnétorésistance de paroi de domaine) pourrait être utilisé pour coder des informations dans des dispositifs de mémoire spintronique.
Pourtant, leur exploitation est entravée en raison des faibles variations de résistance observées pour les ferromagnétiques normaux. Les pérovskites de manganite telles que LSMO présentent un intérêt particulier. Ces composés ne présentent qu’un seul type de spin (polarisation de spin complet) qui pourrait potentiellement conduire à des effets de magnétorésistance de paroi de domaine suffisamment importants pour être exploités dans une nouvelle génération de capteurs et d’injecteurs spintroniques.
Malgré cette perspective prometteuse, il existe de grandes divergences dans les valeurs rapportées de la magnétorésistance de paroi de domaine pour ce système. Les scientifiques espagnols, français et allemands ont fabriqué des dispositifs à base de nanofils permettant la nucléation de parois de domaines magnétiques individuels. Les mesures de transport magnéto dans ces dispositifs montrent que la présence d’une paroi de domaine conduit à une augmentation de la résistance électrique pouvant atteindre 12 %. En termes absolus, le changement de résistance observé est 20 fois plus important que celui rapporté pour le cobalt.
Ce travail est le résultat d’une collaboration de longue date qui implique la croissance et la nanofabrication de films, des mesures de transport, l’imagerie par microscopie de contact (MFM), des simulations théoriques et l’utilisation de techniques de caractérisation avancées telles que la microscopie électronique à photoémission de rayons X. La combinaison d’une grande variété de techniques différentes offre une vue complète à multiples facettes d’un problème complexe qui a permis d’atteindre de nouvelles perspectives sur une question ouverte très débattue.
L’étude est publiée dans la revue Matériaux avancés.
Plus d’information:
Gloria Orfila et al, Grande magnétorésistance des murs de domaine isolés dans les nanofils LSMO, Matériaux avancés (2023). DOI : 10.1002/adma.202211176