Ferromagnétisme et disques durs

[invite007f1041]

Bonjour
Je suis en maths sup MPSI et j'aurais quelques questions à poser sur ces matériaux pour mon TIPE consacré aux têtes de lecture des disques durs.
Mon probleme réside dans le fait que le magnétisme est peu au programme en premiere année (ou du moins en fin d'année) ...
1. Je ne comprends pas pourquoi une fine couche (3 atomes) de ruthénium prise en sandwich entre deux couches de CoPtCrB suffit à inverser l'aimantation entre la couche du haut et celle du bas. (On trouve cette technologie dans le revêtement des disques durs.)
Est-ce dû à l'effet tunnel ? Est-ce lié à la TMR (magnétoresistance de jonction tunnel) ?
2. Quels sont les propriétés des matériaux ferromagnétiques ? Version pas trop compliquée SVP ("champ coercitif" out ).

Merci beaucoup d'avance
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[Rodeon]

Bonjour
Je suis en maths sup MPSI et j'aurais quelques questions à poser sur ces matériaux pour mon TIPE consacré aux têtes de lecture des disques durs.
Mon probleme réside dans le fait que le magnétisme est peu au programme en premiere année (ou du moins en fin d'année) ...
1. Je ne comprends pas pourquoi une fine couche (3 atomes) de ruthénium prise en sandwich entre deux couches de CoPtCrB suffit à inverser l'aimantation entre la couche du haut et celle du bas. (On trouve cette technologie dans le revêtement des disques durs.)
Est-ce dû à l'effet tunnel ? Est-ce lié à la TMR (magnétoresistance de jonction tunnel) ?
2. Quels sont les propriétés des matériaux ferromagnétiques ? Version pas trop compliquée SVP ("champ coercitif" out ).

Merci beaucoup d'avance

salut

Les couches CoPtCrB ne sont pas utilisées pour les têtes mais pour les plateaux. la couches de ruthénium permet juste d'espacer les deux couches CoPtCrB, qui se trouvent alors couplées antiferromagnétiquement, par interactions d'échange.

Enfin, ce soir je n'ai pas trop le temps, mais demain je prendrai le temps de te répondre, j'ai des doc sur ce sujet.

Bye, à demain

[Rodeon]

salut,

J'ai un document powerpoint issu d'une conférence que j'ai donnée au sein de mon laboratoire sur l'enregistrement magnétique. Le fichier complet est relativement gros (10 Mo d'image et de video), et je ne possède pas de server où je puisse le mettre en ligne.
Comment puis je te le faire parvenir?

[spi100]

Des exemples de supports magnétiques vues en microscopie à force magnétique
http://semainescience.u-strasbg.fr/m...materiaux.html
Les légendes sous les images ne sont pas tout à fait exacte, mais ça permet quand même de bien se représenter tout ça.

[A voir en vidéo sur Futura]

[monnoliv]

Comment fonctionne le Microscope à Force Magnétique (ton lien)?
Si tu peux m'en dire plus.
Merci

[spi100]

La microscopie à force magnétique est de la famille des microscopie en champ proche et plus particulièrement des microscopies à force atomique.
Le principe de la microscopie à force atomique est d'approcher un objet (la sonde)très petit (0.1 à 1000 nm), très près d'une surface ( 0.1 à 1000 nm ), et de mesurer la force qu'exerce localement la surface sur la sonde.
L'idée de base étant de dire que la mesure de cette force permet de réprésenter la surface. Pour le comprendre, tu peux comparer cela au sens du toucher. Si tu veux décrire une surface les yeux fermés, tu vas déplacer ton doigts sur la surface en maintenant une pression constante, le mouvement que décrit ton doigt te permet alors de construire une représentation mentale de la surface.
De même, en microscopie à force atomique, tu définis une force F0 et tu vas déplacer la sonde au voisinage de la surface, en ajustant la distance entre la sonde et la surface, de façon à maintenir F0 constante.

Techniquement, les déplacements de la sonde sont assurés par un tube piezzo-electrique sur lequel est fixé la sonde et qui permet des déplacements précis à l'angstroem près.
La sonde est selon les cas, une petit pyramide ou un cone, faisant une hauteur de quelques micro-mètres, avec une base du même ordre de taille. Ce qui compte c'est que la zone de la sonde proche de la surface soit sa pointe, qui peut avoir un rayon de courbure inférieur au nanomètre.
Cette sonde est montée sur un levier souple d'une raideur de l'orde du nano Newton / m. Ce levier est réfléchissant, ainsi on peut mesurer l'angle de déviation dû à la force exercée par la pointe, en envoyant un faisceau laser sur le levier.
Pour des raisons de sensibilité, on préfère mettre le levier en vibration, et mesurer la variation de fréquence de vibration dûe à la force. On peut montrer que si la force est petite, la variation de fréquence est proportionnelle à la dérivée de la force.

Maintenant il faut regarder les forces mises en jeu : si la sonde est composée d'un matériaux aimanté, elle va subir les forces magnétiques et de Van der Walls. La seconde est en 1/r^7 contre 1/r^2 pour la première, donc les forces de Van der Walls dominent largement. Pour se sortir de ce problème, on scanne la surface en deux passages.
- Un premier passage très proche de la surface, les forces de Van der Walls dominent largement et la force magnétique est négligeable. Ainsi ce passage permet de définir la "topographie" de la surface : Z = f(x,y)
- Le deuxième passage se fait plus loin de la surface en maintenant une distance Z = f(x,y) + h0 (h0 entre 10 et 500 nm). En l'absence de forces magnétiques, la force F0 vue par la sonde devrait être constante. Mais si les forces magnétiques sont présentes, on observera une force F0 + dF(x,y), où la variation dF(x,y) est directement reliée à la force magnétique.


En pratique, si l'aimantation de la surface est dans son plan, les contrastes de l'image MFM seront très forts dans les zones où l'aimantation change de direction (les parois). Dans le cas d'une aimation planaire, l'image MFM permet de visualiser les parois magnétiques.
Par contre, dans le cas d'une aimantation perpendiculaire à la surface, les contrastes seront forts sur les domaines magnétiques. Donc dans le cas d'une aimantation perpendiculaire, on visualise non plus les parois mais les domaines magnétiques.

[monnoliv]

Merci bien,

En pratique, si l'aimantation de la surface est dans son plan, les contrastes de l'image MFM seront très forts dans les zones où l'aimantation change de direction (les parois). Dans le cas d'une aimation planaire, l'image MFM permet de visualiser les parois magnétiques.

Qu'appelles-tu parois ? Dans ton lien, on voit des particules d'oxyde de fer, les parois sont-elles les frontières de chacune de ces particules ?

Qu'est-ce que tu appelles "images en contraste magnétique" ?

Merci

[spi100]

Un matériau ferromagnétique est formé de domaines. Un domaine est une zone où l'aimantation est constante en intensité et en direction. La zone qui sépare deux domaines adjacents est une paroi.
Pour les systèmes d'enregistrement classique, l'aimantation est dans le plan

->->->->->->-> <-<-<-<-<-<-<-<
|domaine 1 | domaine 2 |

.............Paroi

L'image en contraste magnétique est l'image obtenue lors du deuxième passage. Elle n'est pas forcemment corrélée à la topographie, ce qui est le cas pour les images que tu as vues.
Par exemple un domaine magnétique peut avoir une largeur allant de 100 nm à plusieurs micromètres, tandis que les particules d'oxyde de fer ne font que quelques nanomètres de diamètres.

[monnoliv]

Ok merci bien.

[PHENIXian]

Voilà un exemple de parois dans un cristal, avec un champ perpendiculaire de 25G je crois, tu peux y voir les domaines en gris ou l'iamantation est uniforme, et les parois ou l'aimantation change de signne en noir

Bon c moche mais g pas réussi à envoyer plus de 50ko de puièce jointe (!).
Mais j'ai plein d'images dans le genre de meilleure qualité si tu veux, c free of copyright vu que c moi qui les ai prises.
Si tu veux que je te les envoie avec ma présentation orale hésites pas, ca pourra te donner des idées pour ton TIPE

[spi100]

Voilà un exemple de parois dans un cristal, avec un champ perpendiculaire de 25G je crois, tu peux y voir les domaines en gris ou l'iamantation est uniforme, et les parois ou l'aimantation change de signne en noir

Bon c moche mais g pas réussi à envoyer plus de 50ko de puièce jointe (!).
Mais j'ai plein d'images dans le genre de meilleure qualité si tu veux, c free of copyright vu que c moi qui les ai prises.
Si tu veux que je te les envoie avec ma présentation orale hésites pas, ca pourra te donner des idées pour ton TIPE

Oh les beaux stripes ! Tu n'as pas la même chose avec des bubbles ?

[PHENIXian]

Et encore c dommage tu te rend pas bien compte sur ce truc de la taille des parois que tu vois, t'as l'impresion que le domaine down est la paroi (saleté de pièce jointe de 50 ko)

Non par contre j'ai pas avec des bulles, désolé