La microscopie à force magnétique (MFM)
Les propriétés magnétiques des matériaux donnent lieu à de nombreuses applications dans les domaines scientifiques et technologiques. Le développement de nouvelles surfaces magnétiques comme les films minces a considérablement augmenté les possibilités de stockage des informations. C’est un domaine qui fait toujours l’objet de recherches fondamentales et appliquées et qui fait appel à des moyens d’analyse très pointus. La microscopie de forces appliquée aux domaines magnétiques s’est présentée comme un moyen de mesure simple des forces magnétiques de surfaces.
Un microscope à force magnétique (MFM) est un microscope à force atomique (AFM) avec une pointe magnétique (généralement constituée d’un alliage de cobalt-chrome). Les forces mesurées résultent des interactions entre la pointe magnétique et la surface. Le signal recueilli traduit les variations de l’aimantation de la surface de l’échantillon. Les forces magnétiques sont prédominantes aux distances importantes. Typiquement leur portée varie de quelques nanomètres à plusieurs dizaines de nanomètres.
Les images de MFM sont représentatives des domaines magnétiques et reflètent également les variations des champs magnétiques au niveau de la surface d’un échantillon. Il existe donc toute une variété d’études possibles par MFM car c’est une technique qui permet d’obtenir des informations sur les domaines magnétiques sous forme d’images avec une assez bonne précision (résolution latérale : 10-100nm).
Exemple d’image montrant les domaines magnétiques à la surface d’une couche de FePt nanostructurée magnétiquement par irradiation sélective. Les zones non irradiées à anisotropie perpendiculaire présentent des labyrinthes alors que dans les zones irradiées à anisotropie planaire les contrastes sont dûs aux parois magnétiques entre domaines de fermeture.
Récemment, le DMONS a acquis un microscope à force atomique basse température (AttoAFMI from AttoCube) qui est capable d’imager et de mesurer les caractéristiques locales des surfaces sous un champ magnétique extérieur (jusqu’à 10 T) et à basse température (jusqu’à 1.5 K). L’IPCMS est l’un des rares laboratoires en France à être équipé d’une tel équipement.
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