La mesure de couple est la méthode la plus directe pour obtenir l’énergie d’anisotropie magnétique d’un système magnétique et pour déterminer ses directions d’aimantation faciles et difficiles. Appliquée à des échantillons de comportement magnétique particulier ou complexe comme les multicouches magnétiques et les supraconducteurs, cette technique expérimentale permet également d’étudier des phénomènes plus spécifiques comme les processus de relaxation et la rotation irréversible des moments magnétiques (hystérésis de rotation).
Cette nouvelle installation a un champ maximum de 5T. Une bobine supraconductrice est placée dans un cryostat qui peut faire plusieurs tours sur lui-même grâce à un plateau motorisé. On génère ainsi un champ horizontal tournant lentement (quelques minutes par tour). L’échantillon est suspendu à un fil de torsion très sensible et placé dans ce champ tournant. Il subit de ce fait des déviations dont la partie réversible peut être reliée à son énergie d’anisotropie magnéto-cristalline. Une cellule optique multicanal permet de lire et stocker cette déviation qui reste inférieure à 5°.
L’échantillon est pour l’instant placé dans un tube de quartz qui le protège des courants d’air et de la condensation. Un cryostat permet de descendre sa température jusqu’à 50K. Un four permet de l’augmenter jusqu’à 900K. La sensibilité de l’expérience permet de mesurer des couches magnétiques de CoPt ou FePt de 9mm2 épaisses de 5 nm. L’échantillon peut être placé verticalement (la rotation fait passer le champ magnétique de la perpendiculaire au plan de l’échantillon à une direction dans son plan) ou horizontalement (le champ magnétique reste dans le plan, mais tourne dans celui-ci).
Exemples de travaux publiés utilisant la mesure de couple :
Evidence for a direct d-d hybridization mechanism for the interlayer exchange coupling in epitaxial Co/Mn superlattices
Y. Henry and K. Ounadjela
Phys. Rev. Lett. 76, 1944-1947 (1996).
Magnetic anisotropy and domain patterns in electrodeposited cobalt nanowires
Y. Henry, K. Ounadjela, L. Piraux, S. Dubois, J.-M. George, and J.-L. Duvail
Eur. Phys. J. B 20, 35-54 (2001).
Properties of amorphous CoZr(RE) (RE = Gd, Sm, Dy) films with various uniaxial anisotropies, prepared by a new process
D. H. Shin, H. Niedoba, Y. Henry, F. Machizaud, V. Brien, D. Chumakov, R. Schafer, G. Suran
J. Magn. Magn. Mater. 249, 422-427 (2002).