Étude de l’effet d’une tension de grille sur la stabilité de skyrmions magnétiques

Échantillon sur lequel des capteurs ont été microstructurés par lithographie optique. Cet échantillon contient plusieurs capteurs à skyrmions ultrasensibles et est placé au centre d’une bobine enroulée autour d’un support réalisé par impression 3D (en violet). L’ensemble est installé sur un banc de mesure développé en collaboration avec le Laboratoire nano-magnétisme et oxydes (LNO) du CEA-SPEC à Saclay. Cette bobine permet de générer précisément des champs magnétiques faibles, inférieurs au…

Machine de dépôt par pulvérisation cathodique magnétron qui permet de faire des dépôts de films minces ou ultra-minces sur des substrats sous un vide secondaire poussé. Pour cela, un plasma bombarde une cathode polarisée négativement, puis la matière arrachée de cette cible se dépose sur le substrat. La machine dispose de nombreuses fonctionnalités, telle que la fabrication d’oxydes, le co-dépôt de plusieurs matériaux à la fois (alliages), le dépôt selon des gradients d’épaisseur variable sur…

Contrôle visuel d’un substrat de silicium de 200 mm de diamètre pour s'assurer de la propreté de sa surface, après le dépôt de films. Les dépôts de matériaux qui sont réalisés dans une machine de dépôt par pulvérisation cathodique magnétron permettent de faire des films minces ou ultra-minces de dimension sub-nanométrique. Chaque poussière, souvent micrométrique, peut devenir une source de perturbation et d’erreur dans un échantillon à l'échelle du nanomètre. Des conditions sont mises en place…

Chambre de transfert d'une machine de dépôt par pulvérisation cathodique magnétron, dans laquelle des substrats sont introduits via une salle blanche. Selon le programme enregistré, un bras robotisé transfère ces substrats via cette chambre vers l’un ou l’autre des différents modules de dépôt. La couleur du substrat observée à travers les hublots de contrôle dépend des matériaux qui composent les films minces ou ultra-minces déposés sur le substrat. L’automatisation de la machine de dépôt est…

Chambre de transfert d'une machine de dépôt par pulvérisation cathodique magnétron, dans laquelle des substrats sont introduits via une salle blanche. Selon le programme enregistré, un bras robotisé transfère ces substrats via cette chambre vers l’un ou l’autre des différents modules de dépôt. La couleur du substrat observée à travers les hublots de contrôle dépend des matériaux qui composent les films minces ou ultra-minces déposés sur le substrat. L’automatisation de la machine de dépôt est…

Changement des cibles dans un module de transfert d'une machine de dépôt par pulvérisation cathodique magnétron. Le module de transfert est relié aux différents modules de dépôt, à gauche et à droite, et au sas d’introduction, à l’arrière. Un module de dépôt peut contenir jusqu’à 12 cibles de matériaux différents (métaux, alliages, oxydes) et est, comme le module de transfert, sous vide secondaire poussé (< 10-8 millibar). Pour changer les cibles (usure, nouvelles études), le module est isolé…

Chambre de transfert d'une machine de dépôt par pulvérisation cathodique magnétron, dans laquelle des substrats sont introduits via une salle blanche. Selon le programme enregistré, un bras robotisé transfère ces substrats via cette chambre vers l’un ou l’autre des différents modules de dépôt. La couleur du substrat observée à travers les hublots de contrôle dépend des matériaux qui composent les films minces ou ultra-minces déposés sur le substrat. L’automatisation de la machine de dépôt est…

Introduction de substrats dans une machine de dépôt par pulvérisation cathodique magnétron. Cette étape est effectuée via une cassette de chargement depuis une salle blanche, afin d’éviter leur contamination et celle de la machine par de la poussière ou des particules. La cassette de chargement peut contenir jusqu’à 25 substrats de silicium de 200 mm de diamètre. Un bras robotisé prend les substrats un à un pour les emmener via le module de transfert sous chacune des cibles utilisées pour le…

Cassette de chargement avec trois substrats de silicium de 200 mm de diamètre. Les substrats parviennent dans des boîtes scellées dans lesquelles ils sont stockés. Les boîtes sont ouvertes dans une salle blanche, juste avant que les substrats ne soient introduits dans la machine de dépôt. Cette étape est importante pour ne pas contaminer les substrats avec de la poussière ou des particules. La cassette de chargement contenant un maximum de 25 substrats permet d’introduire dans la machine un…

Cassette de chargement avec trois substrats de silicium de 200 mm de diamètre. Les substrats parviennent dans des boîtes scellées dans lesquelles ils sont stockés. Les boîtes sont ouvertes dans une salle blanche, juste avant que les substrats ne soient introduits dans la machine de dépôt. Cette étape est importante pour ne pas contaminer les substrats avec de la poussière ou des particules. La cassette de chargement contenant un maximum de 25 substrats permet d’introduire dans la machine un…

Ajustement de bobines magnétiques servant à caractériser des capteurs magnétiques, notamment à skyrmions, fabriqués en laboratoire. Un champ magnétique tridimensionnel se crée en fonction du courant circulant dans chacune des trois bobines. Une caméra permet d’observer l’échantillon contenant les capteurs, placé au centre. La résistance du capteur est mesurée pour analyser sa réponse au champ magnétique et/ou à la tension qui sont appliqués. Des mesures sont également faites pour caractériser…

Ajustement de bobines magnétiques servant à caractériser des capteurs magnétiques, notamment à skyrmions, fabriqués en laboratoire. Un champ magnétique tridimensionnel se crée en fonction du courant circulant dans chacune des trois bobines. Une caméra permet d’observer l’échantillon contenant les capteurs, placé au centre. La résistance du capteur est mesurée pour analyser sa réponse au champ magnétique et/ou à la tension qui sont appliqués. Des mesures sont également faites pour caractériser…

Mesure du bruit magnétique pour caractériser des capteurs magnétiques, notamment à skyrmions, fabriqués en laboratoire. Trois bobines permettent de créer un champ magnétique tridimensionnel en fonction du courant circulant dans chacune d'elles. Un champ magnétique, dont la valeur est connue, est maintenu fixe puis des mesures sont faites autour de cette valeur pour caractériser le bruit du capteur placé au centre du dispositif, qui limite ses performances et doit être minimisé pour les…

Banc de mesure des propriétés de magnéto-transport qui permet de détailler la réponse sous champ magnétique de capteurs à skyrmions fabriqués en laboratoire. Ce champ magnétique est perpendiculaire au plan de l’échantillon. Des mesures de la réponse électrique sous champ magnétique variable (magnéto-transport) ainsi que des mesures du bruit pour un champ magnétique donné, sont réalisées. Le spectre de bruit est observé sur un écran d’ordinateur puis analysé. Le banc de mesure a été développé en…

Montage de capteurs à skyrmions ultrasensibles placé au centre d’une bobine, qui génère un faible champ magnétique (inférieur au milliTesla), perpendiculaire au plan. Trois capteurs sont connectés avec chacun quatre fils pour faire des contacts électriques. Les scientifiques cherchent à caractériser leur réponse électrique sous champ magnétique perpendiculaire ainsi que leur bruit magnétique, dans le but de détecter des champs magnétiques très faibles, de l’ordre de quelques nanoTeslas, pour…

Montage de capteurs à skyrmions ultrasensibles placé au centre d’une bobine, qui génère un faible champ magnétique (inférieur au milliTesla), perpendiculaire au plan. Trois capteurs sont connectés avec chacun quatre fils pour faire des contacts électriques. Les scientifiques cherchent à caractériser leur réponse électrique sous champ magnétique perpendiculaire ainsi que leur bruit magnétique, dans le but de détecter des champs magnétiques très faibles, de l’ordre de quelques nanoTeslas, pour…

Puces découpées sur un substrat de silicium de 10 cm de diamètre pour la fabrication de magnétomètres ultrasensibles. Elles comportent chacune deux capteurs placés dans l’entrefer des concentrateurs de flux magnétique millimétriques, c'est-à-dire l'espace entre les deux parties du concentrateur, où est canalisé le flux du champ magnétique , afin de détecter de très faibles champs magnétiques proches du picoTesla. Les zones plus foncées sont des zones de tests, réalisées pour contrôler que la…

Puces découpées sur un substrat de silicium de 10 cm de diamètre pour la fabrication de magnétomètres ultrasensibles. Elles comportent chacune deux capteurs placés dans l’entrefer des concentrateurs de flux magnétique millimétriques, c'est-à-dire l'espace entre les deux parties du concentrateur, où est canalisé le flux du champ magnétique , afin de détecter de très faibles champs magnétiques proches du picoTesla. Les zones plus foncées sont des zones de tests, réalisées pour contrôler que la…

Observation et manipulation de skyrmions magnétiques par microscopie à effet Kerr magnéto-optique. La caméra permet l’observation directe des skyrmions pendant qu’une tension et un champ magnétique perpendiculaire sont appliqués. Le support peut être déplacer et permet d’étudier plus particulièrement certaines zones de l’échantillon. Sur l’écran d’ordinateur apparaissent des zones gravées en forme de croix, contenant les skyrmions, et en "V" inversé, pour l’application de la tension qui sert à…

Microscope à effet Kerr magnéto-optique pour l’imagerie des domaines magnétiques. Les échantillons analysés sont constitués de trois couches de matériaux ultraminces, déposées sur un substrat de silicium. L’observation porte sur les skyrmions magnétiques présents dans la tricouche. Des pointes micrométriques permettent d’injecter du courant dans l'échantillon et d’appliquer une tension de grille pendant son observation pour modifier ses propriétés magnétiques. Une bobine placée sous l…

Échantillon déposé sur un substrat de silicium contenant des skyrmions magnétiques et placé sous un microscope à effet Kerr magnéto-optique. Ce microscope utilise une lumière rouge polarisée linéairement (onde électromagnétique) qui interagit avec un matériau ferromagnétique, ici un film contenant des skyrmions, en faisant tourner sa polarisation. Il permet ainsi de visualiser les domaines magnétiques de l’échantillon, notamment les skyrmions. Des pointes micrométriques injectent du courant ou…