Numéro
Rev. Phys. Appl. (Paris)
Volume 9, Numéro 5, septembre 1974
Page(s) 865 - 868
DOI https://doi.org/10.1051/rphysap:0197400905086500
Rev. Phys. Appl. (Paris) 9, 865-868 (1974)
DOI: 10.1051/rphysap:0197400905086500

Matériaux pour dispositifs utilisant le déplacement de domaines magnétiques

J. Mareschal, D. Challeton, J. Daval, B. Ferrand et J.C. Gay

L. E. T. I., C. E. N. G., B. P. n° 85, 38041 Grenoble Cedex, France


Abstract
Some problems about the search of materials for bubble domain memories are exposed from studies made at the L. E. T. I. since 1968. Operation principle and economical requirements of displays, static and dynamic magnetic properties of needed materials are briefly given. All materials and growth methods used up to now are reviewed. Single crystals of rare earth orthoferrites were among the first examined materials but the stable bubble size was too large. Similar difhculties were met with other non cubic materials. Heteroepitaxial garnet films with stress or growth induced uniaxial anisotropy have all the desired magnetic requirements. Problem of developing economic techniques for the growth of these epitaxial films is discussed from recent results on chemical vapor deposition, hydrothermal synthesis and liquid phase epitaxy. The single crystals films grown at present are of very good quality. But their high cost explains the present effort to replace them by thin amorphous ferrimagnetic films.


Résumé
En nous appuyant sur des études menées au L. E. T. I. depuis plusieurs années, nous exposons les problèmes inhérents à l'obtention de matériaux pour dispositifs de mémorisation utilisant le déplacement de domaines magnétiques. Après un bref rappel du principe de fonctionnement de ces dispositifs et des performances à atteindre pour les rendre économiquement intéressants, nous décrivons les propriétés magnétiques statiques et dynamiques que doivent présenter les matériaux pour être utilisables. Facteur de qualité, longueur caractéristique, diamètre minimum et vitesse de déplacement des domaines, sont explicités en fonction des grandeurs magnétiques fondamentales. Nous passons ensuite en revue les différents matériaux étudiés jusqu'ici et leur méthode de préparation. Les orthoferrites de terres rares, simples ou substitués, élaborés par différentes méthodes ont été les premiers monocristaux envisagés ; ils ont été délaissés devant les difficultés rencontrées pour y abaisser au-dessous de quelques dizaines de microns le diamètre des domaines magnétiques. Des conclusions similaires ont été tirées d'études réalisées sur d'autres matériaux non cubiques. La fabrication, par épitaxie, de films d'oxydes mixtes à structure grenat dans lesquels une anisotropie uniaxiale est induite pendant la croissance, soit par l'établissement d'un gradient de concentration, soit par des contraintes magnétostrictives, permet de disposer de matériaux qui satisfont toutes les propriétés requises. Nous décrivons les trois méthodes de croissance épitaxique utilisées - solvants, transport en phase vapeur, synthèse hydrothermale - et en discutons les avantages et les difficultés à partir de résultats récents. Bien que les couches monocristallines obtenues actuellement soient pratiquement exemptes de défauts et aient atteint une qualité propre à l'industrialisation, ces matériaux restent d'élaboration délicate et coûteuse. Ces remarques justifient les recherches entreprises récemment pour remplacer les matériaux cristallisés étudiés jusqu'ici par des couches minces d'alliages ferrimagnétiques amorphes.

PACS
7550G - Ferrimagnetics.
7560C - Magnetic domain walls and domain structure.
7570K - Domain structure in magnetic films magnetic bubbles.
3110E - Ferrites and garnets.
3120L - Magnetic bubble domain devices.
3120N - Magnetic thin film devices.
3120 - Magnetic material applications and devices.
5320E - Storage on stationary magnetic media.

Key words
epitaxial growth -- ferrites -- garnets -- magnetic bubbles -- magnetic domains -- magnetic film stores -- magnetic thin films -- rare earth compounds -- static magnetic properties -- stress induced uniaxial anisotropy -- magnetic domain displacement -- bubble domain memories -- dynamic magnetic properties -- materials -- growth methods -- rare earth orthoferrites -- stable bubble size -- heteroepitaxial garnet films -- growth induced uniaxial anisotropy -- economic techniques -- epitaxial films -- chemical vapour deposition -- hydrothermal synthesis -- liquid phase epitaxy -- single crystal films -- thin amorphous ferromagnetic films