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Mécanismes de synchronisation dans les oscillateurs à transfert de spin

Jeudi 8 février 13:30 - Duree : 2 heures
Lieu : GreEn-ER - Amphithéâtre 2B010, 21 Avenue des Martyrs, 38000 Grenoble

Orateur : Soutenance de Thèse de Jérôme HEM (CEA-DRF/INAC/SPINTEC)

L’auto-oscillateur à transfert de spin est un nano système à fort potentiel applicatif dans le domaine des sources microonde à fréquence va riable. Néanmoins à cause de sa taille, l’oscillateur est fortement perturbé par l’agitation thermique et il faut chercher différentes stratégies pour augmenter sa cohérence spectrale. Une solution prometteuse est la synchronisation mutuelle d’oscillateur. Pour définir les meilleurs schémas de synchronisation, il est important d’étudier la synchronisation à une source externe. Ce travail, d’ordre théorique, traite la synchronisation d’un oscillateur spintronique à un signal microonde. L’équation de mouvement de l’aimantation (équation de Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski) est transformée en une équation d’amplitude complexe, qui permet de traiter les mécanismes de synchronisation de manière unifiée. Nous introduisons les forçages canoniques de l’oscillateur, transformés des couples mxui, mxmxuii=x,y,z et discutons leurs propriétés de synchronisation. Si l’oscillateur est fortement non isochrone (|| >> 1), il est possible de simplifier le problème pour traiter la combinaison de forçages canoniques, le régime transitoire, le régime de synchronisation sous température et sous fort signal externe. Les études analytiques sont confrontées aux études numériques et expérimentales pour un oscillateur à base d’une jonction tunnel.

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"Synchronization mechanisms of spin transfer oscillators"

The spin-transfer torque oscillator is a nano-sized system which could be part of the next generation of microwave current controlled oscillator. However, the oscillator is strongly affected by thermal fluctuations as every nano-sized system, which strongly degrades its spectral coherency. To solve this issue, the most promising strategy is to mutually synchronize an array of oscillators. In order to find the best synchronization schemes, one has to better understand the synchronization of the oscillator to an external source. The present work is essentially theoretical and consists to study the synchronization of a spintronic oscillator to a microwave external signal. The dynamic equation of the magnetization (Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski equation) is transformed in a simplified complex amplitude equation, which allows to address the different synchronizations mechanisms in a unified way. In particular, we introduce the canonical forcing function of the oscillator by transfor ming the torques mxui, mxmxui i=x,y,z and then discuss their synchronization properties. If the oscillator is strongly non-isochronous (|| >> 1), it becomes possible to address the combination of forcing functions, study of the transient regime, study of synchronization under thermal noise or under strong amplitude external signal. Analytical studies are compared with numerical simulations and experiments on magnetic tunnel barrier oscillators.

Contact : rachel.mauduit@cea.fr

Discipline évènement : (Physique)
Entité organisatrice : (INAC/SPINTEC)
Nature évènement : (Soutenance de thèse)
Site de l'évènement : Polygone scientifique

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