Stage M2 : Propriétés de réseaux auto-organisés de nanofils magnétiques - Vers un stockage magnétique en 3D

Description

Les progrès de l’enregistrement magnétique (disques durs) sont exponentiels, avec un doublement de densité tous les dix-huit mois. Aujourd’hui un bit d’information a une taille de 25x200nm, proche des limites fondamentales. Un arrêt rapide et définitif des progrès est donc prédit. Pour poursuivre le gain en capacité une solution élégante consisterait à stocker de l’information également selon la troisième dimension (l’épaisseur).

 

IBM a récemment proposé un concept utilisant le défilement de parois de domaines dans des fils magnétiques verticaux pour stocker des bits. La fabrication de fils de haute qualité et de grande longueur reste un défi technologique, non encore résolu à l’heure actuelle.
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FIG 1 : Illustration of the concept of the race-track memory patented by IBM.

Nous proposons de réaliser des tels réseaux de fils par une approche bottom-up : 1. des pores sont auto-organisés dans des membranes d’alumine 2. Des fils sont ensuite réalisés par dépôt électrolytique. Le train de parois sera piégé par une modulation géométrique ou chimique des fils. Leur propagation sera étudiée sous l’effet d’un champ, puis à plus long terme d’un courant polarisé en spin (’spin transfer’). Dans le cadre du stage l’étudiant élaborera les dispositifs et cherchera à optimiser les propriétés magnétiques des réseaux (champ coercitif, aimantation rémanente) qui dépendent fortement du matériau considéré ainsi que des paramètres géométriques des réseaux. (diamètre et distance interpore). La technique d’ALD (Atomic Layer Deposition) permettra d’obtenir un degré de liberté supplémentaire dans le contrôle des propriétés magnétiques, en réduisant le diamètre des pores sans affecter la distance centre à centre des nanofils. Les résultats de croissance et de caractérisations magnétiques devraient permettre à l’étudiant d’optimiser et de contrôler la nucléation de parois magnétiques en vue de leur propagation ultérieure. Il procédera aux premiers tests de propagation à l’aide des techniques de magnétométrie et de microscopie à force magnétique (MFM).

 

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FIG 2 : Illustration de nos réalisation actuelles de réseaux auto-organisés de pores (gauche en vue plane, centre en vue en coupe) et de nanofils (droite : linérés des membranes).

Nous souhaitons faire suivre ce stage par un doctorat.

Formation / Compétences : le candidat devra posséder une formation en science des matériaux ainsi qu’un goût prononcé pour l’expérimentation. Des connaissances en chimie/électrochimie seront appréciées mais pas nécessairement obligatoires.

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Laurent Cagnon

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