Lundi 24 Juillet à 14h, Samuel Manceau SPINTEC/LPC2E soutiendra sa thèse intitulée :
Développement d’un magnétomètre miniaturisé à base de jonctions tunnel magnétiques pour applications spatiales
Lieu : Université d’Orléans. Cette thèse co-encadrée SPINTEC (Université Grenoble Alpes) et LPC2E (Université d’Orléans) sera soutenue en mode hybride avec une retransmission vidéo dans l’auditorium 445 Bat. 10.0,5 CEA Grenoble
Lien de la visio : https://cnrs.zoom.us/j/93023896588?pwd=dHRiWXB1a0JEZm9hRVlpMGRRcmRFdz09
résumé : L’essor des petits satellites rend nécessaire le développement de nouveaux magnétomètres aux performances comparables à ceux actuellement embarqués mais avec un encombrement fortement réduit. Les jonctions tunnel magnétiques offrent une solution intéressante pour réaliser une nouvelle génération de magnétomètres spatiaux très sensibles à faible encombrement. Un nouveau concept de capteur basé sur l’utilisation de jonctions tunnel magnétiques associées à des concentrateurs de flux et à une méthode de modulation a été proposé. Il requiert des jonctions tunnel magnétiques présentant une réponse symétrique. Le travail présenté dans cette thèse porte principalement sur la fabrication et l’optimisation des jonctions à réponse symétrique et des concentrateurs de flux.
Nous avons réalisé des jonctions à réponse symétrique de dimensions micrométriques dans lesquelles l’aimantation de la couche libre est stabilisée par couplage d’échange selon une méthode de soft pinning. Nous avons étudié l’influence du couplage d’échange et de l’anisotropie de forme sur la sensibilité des jonctions. Un modèle analytique de type Stoner-Wohlfarth incluant les champs d’échange et d’anisotropie permet un très bon ajustement des résultats expérimentaux de magnéto-transport.
En parallèle, des concentrateurs de flux en NiFe déposés par électrolyse ont été développés. Cette méthode, adaptée au dépôt de couches de plusieurs microns d’épaisseur, nous permet de maitriser la composition du dépôt en modifiant la densité de courant utilisée. En ajoutant les concentrateurs de flux autour des jonctions, nous avons pu mesurer l’amplification du champ dans l’entrefer, et avons obtenu un gain moyen des concentrateurs de 550, ce qui constitue une avancée significative par rapport à l’état de l’art.
Abstract : (PhD Defense in French) The advent of small satellites requires the development of new magnetometers with performances comparable to those currently on-board, but with a much smaller footprint. Magnetic tunnel junctions offer an interesting solution for a new generation of highly sensitive, space-saving magnetometers. A new sensor concept based on the use of magnetic tunnel junctions combined with flux concentrators and a modulation method has been proposed and requires magnetic tunnel junctions with symmetrical response. The work presented in this thesis focuses on the fabrication and optimization of symmetrical response junctions and flux concentrators.
We have fabricated symmetric response junctions with micrometric dimensions, in which the magnetization of the free layer is stabilized by exchange coupling using a soft pinning method. We studied the influence of exchange coupling and shape anisotropy on the sensitivity of the junctions. A Stoner-Wohlfarth-type analytical model including exchange and anisotropy fields provides a very good fit to experimental magneto-transport results.
In parallel, we have developed electrolysis deposition of NiFe flux concentrator. This method, suitable for depositing layers several microns thick, enables us to control the composition of the material by modifying the current density used. By adding flux concentrators around the junctions, we were able to measure the amplification of the field in the air gap, and obtained an average gain of 550, which represents a significant advance with respect to the state of the art.
Encadrement de thèse :
thèse dirigée par Matthieu Kretzscmar, Maitre de conférences, LPC2E
co-encadrée par Claire Baraduc, Directrice de recherche, SPINTEC
Jury :
Myriam Pannetier-Lecoeur, Directrice de recherche, LNO, Rapportrice
Henri Jaffres, Directeur de recherche, Unité Mixte de Physique CNRS/Thales, Rapporteur
Malik Mansour, Ingénieur de recherche, LPP, Examinateur
Susana Cardoso Freitas, Associate Professor, INESC MN, Examinatrice
Thierry Dudok de Wit, Professeur des universités, LPC2E, Examinateur
