FR2961339A1 - Oscillateur a transfert de spin - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un oscillateur (30) à transfert de spin comportant un empilement magnétique (E) incluant au moins deux couches magnétiques (32,34) dont au moins une desdites deux couches magnétiques, dite couche oscillante (32), a une aimantation de direction variable et des moyens d'alimentation (31, 35) en courant aptes à faire circuler un courant d'électrons perpendiculairement au plan dudit empilement magnétique (E). L'empilement magnétique (E) comportant des moyens (33) aptes à générer des inhomogénéités de courant au niveau de la surface de ladite couche oscillante et l'intensité de courant fourni par lesdits moyens d'alimentation (31, 35) est choisie de sorte l'aimantation de ladite couche oscillante présente une configuration magnétique cohérente, ladite configuration magnétique oscillant dans son ensemble à une même fréquence fondamentale .

Description

OSCILLATEUR A TRANSFERT DE SPIN

La présente invention appartient au domaine des oscillateurs radio-fréquence à transfert de spin, dit oscillateur STO (« Spin Torque Oscillator »). Ces oscillateurs STO sont destinés à fonctionner dans des gammes de fréquences comprises entre quelques centaines de MHz et quelques GHz. Le terme d'oscillateur désigne un système physique dont au moins l'une des propriétés varie de manière périodique ou quasi-périodique dans le temps. Le rôle d'un oscillateur est de servir de référence de temps et de fré- quence. Les oscillateurs sont en particulier très largement utilisés dans le domaine des télécommunications. On connait par exemple des oscillateurs de type VCO pour « Voltage Controlled Oscillator » : ces dispositifs sont basés sur un circuit électronique résonant comportant une résistance R, une inductance L et une capacité C, le tout formant un circuit RLC. Les oscillateurs VCO utilisent non seulement cette architecture RLC mais disposent en plus d'une tension de polarisation permettant de faire varier les valeurs de L et C et de modifier ainsi la fréquence L'électronique des nouveaux produits de télécommunications (télé- phones mobiles par exemple) doit être capable de travailler sur des gammes de fréquences très larges. Ainsi, les VCO doivent être capables d'émettre sur plusieurs gammes de fréquences. Par exemple, les téléphones portables actuels disposent de trois ou quatre bandes de fréquences. En outre, le développement des technologies nomades impose des contraintes supplémen- taires en termes de compacité des produits. Dès lors, pour répondre à ces demandes, il faut disposer soit d'un oscillateur à grande accordabilité ou agilité en fréquence pour couvrir toutes les gammes de fréquences soit utiliser plusieurs oscillateurs. La première solution est la plus adaptée mais n'est pas envisageable avec un VCO 3o unique qui dispose d'une trop faible agilité. En conséquence, la solution actuelle implique l'utilisation de plusieurs VCO, ce qui pose un problème d'encombrement et ajoute des phénomènes d'interférences entre les différents VCO. Une solution connue susceptible de répondre aux problèmes mentionnés ci-dessus consiste à se tourner vers des oscillateurs radiofréquence à base de dispositifs spintroniques dits oscillateurs STO. Le fonctionnement de ces STO est basé sur les effets de magnétorésistance géante GMR (« Giant MagnetoResistance »), comme pour les vannes de spin, et sur les effets de magnétorésistance tunnel TMR (« Tunnel MagnetoResistance »), comme pour les jonctions tunnel magnétiques JTM. Ces structures consistent en un empilement de couches magné-tiques, dont la nature et l'arrangement sont réalisés de telle manière que lorsqu'un courant électrique les traverse, il est possible d'obtenir une résistance variable en fonction du champ magnétique appliqué et/ou du courant polarisé en spin qui les traverse. Un tel dispositif est constitué de l'empile-ment de deux couches ferromagnétiques (une couche magnétique dite « piégée » dont l'aimantation est à direction fixe et une couche dite « libre » dont l'aimantation est variable) séparées par une couche amagnétique (non magnétique) classiquement dénommée espaceur, réalisé en métal pour les vannes de spin ou en oxyde pour les jonctions tunnel magnétiques. De manière connue, lorsque l'orientation de l'aimantation des deux couches ferromagnétiques est identique, on parle alors d'orientations parallèles, le dispositif est dans l'état de basse résistance. Corollairement, lors-que l'orientation des deux couches ferromagnétiques est antiparallèle, le dispositif se trouve dans l'état dit de haute résistance. L'électronique de spin utilise le spin des électrons comme degré de liberté supplémentaire, afin de générer des effets nouveaux. Le spin des électrons est à l'origine de phénomènes magnétorésistifs dans les multicouches magnétiques, tels que notamment la magnétorésistance géante ou la magnétorésistance tunnel. On a en effet pu montrer qu'en faisant passer un courant polarisé en spin à travers une couche mince magnétique et en fonction de l'amplitude dudit courant, on pouvait induire deux effets distincts : - Tout d'abord, un renversement de son aimantation en l'absence de tout champ magnétique externe ; ce phénomène peut d'ailleurs être mis en oeuvre comme moyen d'écriture de l'information dans le cadre de la réalisation de mémoires magnétiques à accès aléatoire, égale- ment dénommées MRAM ; - mais également, l'excitation d'états de précession entretenue du moment magnétique de la couche: c'est ce phénomène qui est utilisé dans les STO. Ainsi, le principe de fonctionnement des STO (Spin Torque Oscilla- 1 o teur) consiste à utiliser le couple de transfert de spin pour déclencher une précession entretenue de l'aimantation. Dans un dispositif magnétorésistif, cette précession provoque une oscillation de la résistance et donc la génération d'une tension alternative dans la gamme du GHz. L'avantage majeur des oscillateurs STO est leur grande agilité en fréquence puisque la fré- 15 quence de résonnance évolue sur une très large bande en fonction de la polarisation appliquée sur le dispositif spintronique. Le problème technique principal posé par les STO reste la pureté spectrale de ces oscillateurs, la largeur de raie étant typiquement de quelques dizaines de MHz dans le meilleur des cas (voir par exemple, Mi- 20 zushima et al., Appl. Phys. Lett. 94, 152501, 2009 ; Georges et al., Phys. Rev. B 80, 060404(R),2009). Cette grande largeur de raie est due à des instabilités de la trajectoire de l'aimantation. Ce problème n'est pas seulement lié à des fluctuations thermiques mais est également présent à basse température (cf. Georges et al., Phys. Rev. B 80, 060404(R), 2009). 25 Une des solutions envisagée pour augmenter la puissance, et éventuellement réduire la largeur de raie, de ces oscillateurs STO est de les coupler, soit physiquement sur le même dispositif (cf. Kaka et al., Nature 437, 389, 2005), soit électriquement en les reliant entre eux (cf. Georges et al., Appl. Phys. Lett. 92, 232504, 2008). Ces méthodes montrent effectivement 30 un couplage des oscillateurs sur une certaine gamme de fréquence. Une telle solution pose toutefois certaines difficultés.

En effet, pour que ce couplage conduise à une synchronisation des oscillateurs, il faut que ces derniers aient au départ des propriétés très voisines ce qui n'est pas facile à réaliser d'un point de vue technologique. En outre, la synchronisation réduit l'accordabilité en fréquence de l'ensemble des oscillateurs couplés. On notera par ailleurs qu'actuellement, les puissances émises par ces STO sont relativement faibles (au maximum de quelques milliers de nV2/Hz - cf. par exemple, Houssameddine et al., Appl. Phys. Lett. 93, 022505, 2008).

Une solution connue permettant d'augmenter la puissance de signal radiofréquence produit par les oscillateurs à transfert de spin est décrite dans le brevet US7504898. Ce document propose d'utiliser une couche séparatrice de type CCP-GMR (pour « Current-Confined-Paths-GMR »). Les structures CCP-GMR se caractérisent par une couche isolante (parfois ap- pelée « current screen layer ») percée de petits trous ou ponts conducteurs (désignés également par la terminologie « pinholes »), située au centre de l'empilement magnétique, généralement entre la couche douce libre de la structure GMR et la couche de référence piégée. Le principe décrit dans ce document est de tirer partie des grandes densités de courant au voisinage des ponts conducteurs pour générer localement des oscillations de l'aimantation sans pour autant risquer de renverser l'aimantation de la couche douce. En effet, dans les zones séparant les ponts conducteurs, les densités de courant étant beaucoup plus faibles, l'aimantation de ces zones n'est pas soumise à des couples de transfert de spin et reste donc quasi- ment au repos. Ainsi, les excitations générées au niveau de chaque pont conducteur se couplent entre elles par l'intermédiaire d'ondes de spin. Mais, entre chaque pont conducteur, subsiste une zone intermédiaire dans la-quelle l'aimantation n'est pas globalement excitée. Ces zones peuvent être traversées par des ondes de spin issues des ponts conducteurs voisins mais ne subissent pas d'excitations magnétiques de grande amplitude. Une telle solution présente également certains inconvénients.

Ainsi, malgré une augmentation de puissance, les puissances émises par des dispositifs STO tels que décrits dans le document US7504898 resteront relativement faibles. En outre, le régime de fonctionnement d'un tel dispositif fournira très peu de fréquences harmoniques (qui peuvent être utilisées en plus de la fré- quence fondamentale). Dans ce contexte, la présente invention a pour but de fournir un oscillateur à transfert de spin présentant, par rapport aux STO existants, une puissance émise accrue, un bon facteur de qualité, une très grande pureté 1 o spectrale (i.e. une largeur de raie de la fréquence fondamentale étroite), un bruit de phase réduit et la possibilité d'exploiter une pluralité d'harmoniques afin de pouvoir exploiter des fréquences plus élevées. A cette fin, l'invention propose un oscillateur à transfert de spin comportant : 15 - un empilement magnétique incluant au moins deux couches magné- tiques dont au moins une desdites deux couches magnétiques, dite couche oscillante, a une aimantation de direction variable ; - des moyens d'alimentation en courant aptes à faire circuler un cou- rant d'électrons perpendiculairement au plan dudit empilement ma- 20 gnétique ; ledit empilement magnétique comportant des moyens aptes à générer des inhomogénéités de courant au niveau de la surface de ladite couche oscillante, ledit oscillateur étant caractérisé en ce que l'intensité de courant fourni par lesdits moyens d'alimentation est choisie de sorte que 25 l'aimantation de ladite couche oscillante présente une configuration magné-tique cohérente, ladite configuration magnétique oscillant dans son en-semble à une même fréquence fondamentale. On entend par configuration magnétique cohérente une configuration proche du mono-domaine magnétique ou présentant des rotations 30 d'aimantation sur une échelle de longueur comparable à la dimension latérale de la surface de la couche oscillante : il peut s'agir d'une configuration de type vortex magnétique, anti-vortex magnétique, multivortex ou « C-state » ou une combinaison de ces configurations (par exemple plusieurs vortex ou une ou plusieurs paire(s) vortex-antivortex). A titre d'exemples, de telles configurations micromagnétiques cohérentes sont décrites dans l'article « Stability of magnetic vortices in flat submicron permalloy cylinders » (M.Schneider et al, Journ.Appl.Phys.92(2002)1466). Dans la suite de la description, nous parlerons de configuration vortex pour cette configuration magnétique cohérente mais l'homme du métier pourra mettre en oeuvre l'invention pour d'autres types de configurations magnétiques cohérentes. On notera que la couche oscillante peut être une couche simple ferromagnétique mais également une couche antiferromagnétique synthétique 1 o comportant deux couches douces ferromagnétiques, éventuellement d'épaisseurs différentes, séparées par une couche de couplage antiferromagnétique. L'oscillateur selon invention est basé sur la dynamique d'excitations collectives et cohérentes de l'aimantation de l'ensemble du dispositif (par 15 exemple la dynamique d'un vortex magnétique) induite par le couple de transfert de spin dans une structure magnétique présentant de fortes inhomogénéités latérales dans la distribution de courant traversant la structure via des moyens aptes à générer des inhomogénéités de courant au niveau de la surface de la couche oscillante : ces inhomogénéités peuvent par 20 exemple être créées de façon non limitative par un ensemble de nanoponts conducteurs à travers une barrière isolante qui permettent de concentrer localement les lignes de courant. Typiquement, ces inhomogénéités se traduisent par des fluctuations de plus d'un facteur 10 de conductivité entre les zones les plus conductrices et les zones les moins conductrices. 25 La présente invention se démarque de l'art antérieur (et en particulier document US7504898) en ce que la structure à courant inhomogène n'est pas utilisée pour générer des précessions de l'aimantation sur des zones localisées interagissant les unes avec les autres par des ondes de spin ; au contraire, de façon surprenante, la demanderesse s'est rendu compte 30 qu'une intensité de courant supérieure à un seuil déterminé en fonction de la structure magnétique permettait de déclencher une dynamique d'excitation collective de toute l'aimantation de la couche oscillante de l'oscillateur, comme par exemple une dynamique de type vortex, dont la fréquence fon- damentale se situe généralement à plus basse fréquence (de l'ordre de quelques centaines de MHz) que la fréquence fondamentale des STO con-nus. Ainsi dans la présente invention, l'aimantation évolue sur toute la sur-face de la couche excitée de l'oscillateur (couche oscillante) entrainant un brassage complet de l'aimantation de cette couche. En d'autres termes, la présente invention ne cherche pas du tout à éviter le retournement de l'aimantation de la couche excitée contrairement au brevet US7504898 mais au contraire à induire un mouvement collectif d'excitation de la configuration magnétique cohérente d'aimantation de la couche excitée de l'oscillateur 1 o englobant toute la surface de celle-ci. L'invention est donc basée sur l'utilisation du couple de transfert de spin généré par la distribution de courant inhomogène qui par un effet de moyenne dû aux interactions d'échange à l'intérieur de la couche oscillante excite de façon collective l'ensemble de l'aimantation de cette couche oscillante. Cet état, que les simulations met- 15 tent en évidence, se voit physiquement confirmé par ses conséquences comme le nombre élevé d'harmoniques. C'est là une différence essentielle avec le document US7504898 dans lequel l'excitation de l'aimantation de la couche douce se produit aux voisinages des pinholes, tandis que l'aimantation entre les pinholes n'est pas excitée ou seulement faiblement. 20 Dans le mode de fonctionnement de l'invention, un grand nombre d'harmoniques est observé ce qui n'est pas le cas dans le régime de fonctionnement du brevet US7504898. Ainsi, selon l'invention, on observe au moins quatre harmoniques d'amplitude exploitable contrairement au régime de fonctionnement du brevet US7504898. 25 Comme nous le verrons en détails par la suite, le principe de l'invention consiste donc à utiliser une structure à courant inhomogène pour générer simultanément : - une configuration micromagnétique cohérente de l'aimantation résultant de l'équilibre entre le champ ampérien produit par le courant Va- 30 versant la structure, les effets de champ démagnétisant de la struc- ture et les interactions d'échange au sein de la couche oscillante ; - un effet de transfert de spin intense localisé essentiellement au ni-veau des points de forte densité de courant mais produisant une exci- tation collective de l'aimantation sur toute la surface de la couche os-cillante du fait des interactions d'échange existantes à l'intérieur de la couche oscillante. On notera que le premier effet (apparition d'une configuration magné- tique cohérente) peut intervenir seul pour une intensité du courant inférieure ; on a alors une configuration magnétique cohérente statique ; en augmentant l'intensité du courant au-delà d'une intensité seuil, on observe les deux effets simultanément (configuration magnétique cohérente dynamique).

L'utilisation de systèmes à courants fortement inhomogènes permet de se placer dans une situation intermédiaire entre celle d'empilements tout métalliques (vanne de spin avec introduction du courant perpendiculaire-ment au plan des couches) et celles de jonctions tunnel magnétiques. L'avantage de la présente invention par rapport aux empilements tout métal- tiques est d'offrir un plus grand produit résistance*surface et corrélativement une plus forte magnétorésistance absolue et donc de plus forts signaux RF générés par les excitations causées par le transfert de spin. Par ailleurs, l'avantage de la présente invention par rapport aux jonctions tunnels magné-tiques et de permettre de faire passer plus de courant à travers la structure, à section égale, conduisant à un champ ampérien supérieur et ainsi la possibilité de générer une configuration de type vortex possédant une dynamique cohérente, chose que l'on ne pourrait pas obtenir avec une jonction tunnel. En effet dans une jonction tunnel, la densité de courant est limitée par le claquage électrique de la jonction. En conséquence la seule façon d'augmenter le courant total à travers une jonction tunnel est d'augmenter sa section mais ceci conduit à une perte de cohérence de la dynamique d'aimantation. Le mouvement oscillant de la configuration magnétique cohérente (typiquement le mouvement cyclique du vortex) ainsi obtenu se traduit par une modification temporelle cyclique de l'aimantation moyenne, et par conséquent par une oscillation de résistance à cause de l'effet magnétorésistif. On peut ainsi générer une tension alternative aux bornes du dispositif, pré- sentant un mode fondamental intense (typiquement entre 300 et 500 MHz) et de nombreuses harmoniques (typiquement de 12 à 15). On notera que l'oscillateur selon l'invention peut fonctionner soit avec une couche d'aimantation fixe (couche piégée) et une couche d'aimantation variable (couche oscillante) soit avec deux couches oscillantes (avec ou sans couche de référence), la seule condition étant que l'empilement magnétique comporte au moins deux couches magnétiques dont une est une couche oscillante avec une aimantation de direction variable. L'invention permet de réaliser un oscillateur accordable en fréquence, 1 o mais de forte puissance (plusieurs centaines de milliers de nV2/Hz soit un à deux ordres de grandeurs supérieurs aux STO connus) et ayant une très grande pureté spectrale (Q>300, Af<2MHz). La fréquence fondamentale est typiquement comprise entre quelques centaines de MHz et quelques GHz. Le dispositif selon l'invention permet également de générer une grande série 15 d'harmoniques (typiquement au moins quatre harmoniques dont l'amplitude reste inférieure à celle de la fréquence fondamentale mais suffisante pour être largement exploitable) : ainsi, selon l'application envisagée, on pourra utiliser la fréquence fondamentale émise ou certains des harmoniques générés par l'oscillateur pour monter en fréquence. 20 L'oscillateur selon l'invention peut également présenter une ou plu-sieurs des caractéristiques ci-dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - lesdits moyens aptes à générer des inhomogénéités de courant au niveau de la surface de ladite couche oscillante sont formés par une 25 couche présentant de fortes inhomogénéités de conductivité apte à générer dans ladite couche oscillante de fortes inhomogénéités latérales de courant ; - ladite couche présentant de fortes inhomogénéités de conductivité apte à générer dans ladite couche oscillante de fortes inhomogénéi- 30 tés latérales de courant est une couche caractérisée par des fluctuations de plus d'un facteur 10 de conductivité entre ses zones les plus conductrices et ses zones les moins conductrices ; - ladite couche présentant de fortes inhomogénéités de conductivité est une couche isolante intégrant des chemins métalliques ; - ladite couche présentant de fortes inhomogénéités de conductivité est une jonction tunnel intégrant des chemins conducteurs obtenus par exposition de ladite jonction à une tension adaptée (i.e. la tension doit être suffisamment forte pour générer localement des phénomènes de claquage électrique) ; - ladite couche présentant de fortes inhomogénéités de conductivité est réalisée à base d'un mélange de deux matériaux ayant des conductivités différentes et aptes à démixer sous l'effet d'un recuit pour former localement des chemins plus conducteurs que sur le reste de la couche ; en d'autres termes, ladite couche présentant de fortes inhomogénéités de conductivité est réalisée à base d'un mélange de deux matériaux non miscibles et ayant des conductivités électriques diffé- 15 rentes de façon à former de fortes inhomogénéités de conductivité électrique sous l'effet d'un recuit provoquant la démixtion des deux matériaux constituants ; - ladite couche présentant de fortes inhomogénéités de conductivité présente un rapport supérieur ou égal à 10 de conductivité entre ses 20 zones les plus conductrices et ses zones les moins conductrices ; - ladite couche présentant de fortes inhomogénéités de conductivité comporte en contact avec au moins l'une de ses faces une couche non magnétique métallique ; - lesdits moyens aptes à générer des inhomogénéités de courant au 25 niveau de la surface de ladite couche oscillante sont formés par une pluralité de nanocontacts ; - ladite configuration magnétique cohérente est une configuration de type vortex magnétique, anti-vortex magnétique, multivortex ou « C-state » ou une combinaison de ces configurations ; 30 - ledit empilement magnétique a une forme de pilier dont la section possède l'une des formes suivantes : o circulaire ; o elliptique ; o annulaire ; o forme à symétrie axiale comportant au moins trois lobes ; - le diamètre dans le cas d'une section circulaire, annulaire ou en forme de fleur est le plus grand des deux diamètres ; dans le cas d'une cellule de forme elliptique, il est compris entre 10 nm et 500 nm et préférentiellement compris entre 100 et 500 nm ; - ladite couche oscillante présente une section sensiblement circulaire de rayon R et une épaisseur L, le rapport L/R étant choisi en fonction de la fréquence de travail de l'oscillateur, au besoin itérativement en utilisant des logiciels de simulation micromagnétique pour déterminer la fréquence correspondant à une valeur donnée de L/R; - ledit empilement magnétique comporte successivement : o une couche magnétique de référence de direction d'aimantation fixe o une couche à fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique ; o ladite couche magnétique oscillante de direction d'aimantation variable ; - ledit empilement magnétique comporte successivement deux sous- empilements magnétiques séparés par une couche de découplage magnétique, chacun des deux sous-empilements intégrant : o une couche magnétique de référence de direction d'aimantation fixe o une couche à fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique ; o une couche magnétique oscillante de direction d'aimantation variable ; - ledit empilement magnétique comporte un sous-empilement magné-tique incluant successivement : o une couche magnétique de référence de direction d'aimantation fixe o une couche amagnétique de découplage ; o ladite couche magnétique oscillante de direction d'aimantation variable ; lesdits moyens aptes à générer des inhomogénéités de courant au niveau de la surface de ladite couche oscillante étant localisés à l'extérieur dudit sous-empilement ; - ledit empilement magnétique comporte deux sous-empilements ma- gnétiques, chaque sous-empilement incluant successivement : o une couche magnétique de référence de direction d'aimantation fixe ; o une couche amagnétique de découplage ; o une couche magnétique oscillante de direction d'aimantation variable ; lesdits deux sous-empilements étant séparés par une couche présentant de fortes inhomogénéités de conductivité ; - ledit empilement magnétique comporte deux couches ferromagnétiques oscillantes de direction d'aimantation variable séparées par lesdits moyens aptes à générer des inhomogénéités de courant au niveau de la surface desdites couches oscillantes ; - ledit empilement magnétique comporte : o un sous-empilement magnétique incluant successivement : - une première couche magnétique oscillante de direction d'aimantation variable ; - une couche amagnétique de découplage ; - une deuxième couche magnétique oscillante de direction d'aimantation variable ; o des premiers moyens aptes à générer des inhomogénéités de courant au niveau de la surface de ladite première couche os-cillante ; o des deuxièmes moyens aptes à générer des inhomogénéités de courant au niveau de la surface de ladite deuxième couche oscillante ; lesdits premiers et deuxièmes moyens aptes à générer des inhomogénéités de courant étant localisés à l'extérieur dudit sous-empilement. 30 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - les figures 1 à 3 illustrent l'évolution de la configuration magnétique de la couche oscillante de l'oscillateur selon l'invention en fonction du courant injecté dans l'oscillateur ; - la figure 4 illustre un premier mode de réalisation d'un oscillateur selon l'invention - la figure 5 illustre un second mode de réalisation d'un oscillateur se- Ion l'invention - la figure 6 illustre un troisième mode de réalisation d'un oscillateur selon l'invention - la figure 7 illustre un quatrième mode de réalisation d'un oscillateur selon l'invention - la figure 8 représente le spectre d'excitation en fonction de la fré- quence pour un oscillateur selon l'invention ; - la figure 9 illustre un cinquième mode de réalisation d'un oscillateur selon l'invention - la figure 10 illustre un sixième mode de réalisation d'un oscillateur se- Ion l'invention - la figure 11 illustre un septième mode de réalisation d'un oscillateur selon l'invention - la figure 12 illustre un huitième mode de réalisation d'un oscillateur selon l'invention - la figure 13 illustre un neuvième mode de réalisation d'un oscillateur selon l'invention illustre un quatrième mode de réalisation d'un oscillateur selon l'invention ; - la figure 14 illustre un dixième mode de réalisation d'un oscillateur selon l'invention - la figure 15 illustre une section particulière d'un oscillateur selon l'invention. La figure 4 représente schématiquement un premier mode de réalisation d'un oscillateur 30 selon l'invention.

L'oscillateur 30 comporte un empilement magnétique E incluant successivement : - une couche ferromagnétique de référence 34 de direction d'aimantation fixe (ici située dans le plan de la couche de référence), dite couche piégée ; - une couche à fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique 33 ; - une couche ferromagnétique oscillante 32 de direction d'aimantation variable et présentant une configuration magnétique sur laquelle nous 1 o reviendrons en référence aux figures 1 à 3. Cet empilement E formé par l'ensemble de couches ci-dessus est inséré entre deux électrodes 31 et 35 d'amenée de courant permettant de faire circuler un courant électrique d'intensité I perpendiculairement au plan de l'empilement de couches magnétiques. Les deux électrodes 31 et 35 15 forment des moyens d'alimentation en courant aptes à faire circuler un courant d'électrons perpendiculairement au plan de l'empilement magnétique E. Cet empilement E a la forme d'un pilier pouvant avoir différentes formes de sections : circulaire, elliptique, annulaire, voire des formes plus 20 complexes comme des fleurs à 3 ou 4 pétales (voir plus loin à propos de la Figure 15). Le diamètre caractéristique du dispositif est typiquement de quelques dizaines à quelques centaines de nm (typiquement <500nm). La couche de référence 34 peut être une couche simple réalisée à partir d'un alliage à base de Co, Fe, Ni, par exemple une couche de CoFe 25 de 3nm. La couche de référence 34 peut être aussi une couche antiferromagnétique synthétique constituée de deux couches ferromagnétiques couplées antiparallèlement à travers une fine couche de couplage antiparallèle, par exemple en ruthénium d'épaisseur 0.6nm à 0.8nm. Cette couche antifer- 30 romagnétique synthétique peut elle-même être piégée par interaction avec une couche antiferromagnétique espaceur (par exemple en ruthénium) ; un exemple de couche piégée antiferromagnétique synthétique est CoFe 2nm/ Ru 0.6nm /CoFe 2.5 nm.

La couche 33 à fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique est une couche présentant dans son plan de fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique (typiquement caractérisée par des fluctuations de plus d'un facteur 10 de conductivité entre les zones les plus conductrices et les zones les moins conductrices de la couche 33). Cette couche 33 à forte inhomogénéité latérale de conductivité électrique peut être réalisée en utilisant une couche isolante percée de petits trous conducteurs métalliques 36 (dits « pinholes » en anglais). L'avantage de cette couche séparatrice est de permettre le confinement des lignes de courant au niveau des nanoconstrictions. Cette structure de couche 33 est dite « à chemins de courant confiné » CCP (pour « Confined Current Path » ou « current screen layer » en anglais). Cette couche séparatrice particulière peut être réalisée par exemple en déposant un alliage AICu avec quelques 0/0 de cuivre que l'on oxyde ensuite afin de former une couche d'alumine contenant quelques clusters métalliques qui formeront les pinholes 36. Les pinholes 36 ont typiquement une taille de 0.5nm à une dizaine de nanomètres de diamètre. La couche isolante contenant les pinholes 36 peut être formée par oxydation, nitruration ou oxynitruration d'une couche initialement métallique contenant au moins un élément dans le groupe suivant : Al, Hf, Zr, Ta, Ti, Mo, W, Nb, Si, Mg. Elle a typiquement une épaisseur entre 0.8 et 3.5nm. Les pinholes 36, quant à eux, qui peuvent être non-magnétiques ou magnétiques, comportent au moins un des éléments Cu, Ag, Au, Co, Fe ou Ni. Cette barrière isolante 33 percée de trous conducteurs 36 est le plus souvent réalisée en déposant une couche d'alliages métalliques comprenant deux éléments présentant une forte différence d'affinité pour l'oxygène, par exemple de composition AI95Cu5. Cette couche est ensuite oxydée comme une barrière tunnel par oxydation naturelle ou oxydation plasma. Du fait de la différence d'affinité pour l'oxygène de l'aluminium et du cuivre, l'aluminium s'oxyde en alumine tandis que le cuivre coalesce sous forme d'agrégats de cuivre formant alors des ponts conducteurs à travers la couche d'alumine. Dans une telle structure à conductivité latérale inhomogène, les densités de courant dans les zones de forte conductivité peuvent être très im- portantes (109 à 10" A/cm2) de sorte que les effets de transfert de spin peu-vent être localement très significatifs en fonctionnement normal. Le transfert de spin est l'effet réciproque du filtrage de spin mis en oeuvre dans les magnétorésistances géantes. Dans les phénomènes de magnétorésistance, on peut contrôler un courant électrique en agissant sur l'orientation relative des aimantations des couches magnétiques, selon un effet de filtrage analogue à un montage polariseur-analyseur en optique. L'effet de transfert de spin correspond à l'action réciproque du courant sur le filtre : le courant polarisé en spin, s'il est suffisamment intense, peut modifier l'orientation de l'aimantation de la couche oscillante 32. La couche oscillante 32 est par exemple formée par une couche de Co ou d'alliages Permalloy (Ni8OFe20) ou d'alliages de Co et de Fe riche en Co par exemple Co9OFel 0. L'invention utilise avantageusement l'inhomogénéité de courant créé par la couche 33 pour générer simultanément un double effet au niveau de la couche oscillante 32 : - tout d'abord une configuration micromagnétique cohérente de l'aimantation de la couche oscillante 32 résultant de l'équilibre entre le champ ampérien produit par le courant traversant la structure 30, les effets de champ démagnétisant de la structure 30 et les interactions d'échange au sein de la couche oscillante 32. Cette configuration micromagnétique cohérente peut être par exemple de type vortex, multivortex, antivortex, ou « C-state » ou une combinaison de ces configurations ; - un effet de transfert de spin intense localisé essentiellement au ni-veau des points de forte densité de courant produisant une excitation collective de l'aimantation sur toute la surface de la couche oscillante 32 du fait des interactions d'échange existantes à l'intérieur de la couche oscillante 32.

La configuration micromagnétique cohérente de l'aimantation est influencée par le champ ampérien induit par le courant circulant à travers la structure. Ce champ inhomogène favorise l'apparition d'un ou plusieurs vortex, ou paire(s) vortex-antivortex (ou antivortex ou « C-state »). Cette confi- guration particulière de l'aimantation est obtenue quand le champ magné-tique externe appliqué dans le plan des couches est faible (typiquement <20mT), à condition d'avoir préalablement préparé magnétiquement la structure dans un état où la couche oscillante est saturée sous un champ (typi- quement de 60mT) de signe opposé. Pour obtenir un état magnétique de type vortex présentant une dynamique cohérente, il faut que l'empilement magnétique E constituant la partie active du dispositif soit de dimension intermédiaire, ni trop petite pour que le vortex ait la place de se former, ni trop grande pour que la dynamique de ce vortex garde sa cohérence (typiquement une dimension, le diamètre dans le cas de la forme cylindrique de l'empilement E, de 100 à 500 nm). Par ailleurs, il est préférable que la forme ait une symétrie sensible-ment cylindrique si on cherche à exploiter le signal fondamental d'excitations. Mais d'autres formes sont possibles si on cherche à amplifier l'amplitude des signaux harmoniques cela sera comme expliqué plus loin en référence à la figure 15. Ce double effet est illustré sur les figures 1 à 3 montrant respective-ment la configuration magnétique de la couche oscillante 32 avec une intensité nulle de courant traversant la structure 30 nul (figure 1), une intensité de courant Il intermédiaire (figure 2) et une intensité de courant 12 supérieure à l (figure 3). La figure 1 représente la configuration magnétique 1 de la couche os-cillante 32 en l'absence de courant traversant la structure 30. Cette configuration 1 (les vecteurs d'aimantation sont représentés par des flèches) pré- sente une aimantation ayant sensiblement la forme de nervures de feuille avec une aimantation droite 2 au centre de la couche 32 suivant un diamètre de la couche 32 puis une aimantation 3 légèrement courbée et symétrique de part et d'autre de l'aimantation 2 suivie d'une aimantation 4 toujours symétrique de part et d'autre de l'aimantation 2 et dont la courbure s'accentue vers le bord de la couche 32 pour suivre la forme circulaire de la couche 32. L'injection d'un courant d'intensité l supérieure à une valeur seuil Ivor_ tex_statique (figure 2) créée un champ ampérien inhomogène favorisant l'apparition d'un état vortex magnétique 10. La couche 32 dans l'état vortex 10 possède une configuration magnétique spatialement inhomogène (i.e. l'aimantation a une orientation différente selon le point où l'on se trouve), l'aimantation se trouve dans le plan de la couche 32 et tourne soit dans le sens horaire soit dans le sens contra-horaire (le sens horaire est ici repré- senté par les flèches 12), le comportement circulaire de l'aimantation s'expliquant par la minimisation spontanée du champ de fuite. On observe par ailleurs une singularité au centre du vortex 10 dans une zone 11 appelée « coeur de vortex » dans laquelle l'aimantation ne peut plus tourner. En général, au niveau du coeur, l'aimantation a tendance à sortir hors du plan de la couche mais ceci ne joue pas de rôle significatif dans le cadre de cette invention. Sur la figure 2, le coeur de vortex 11 est confondu avec le centre C de la couche oscillante 32. On a donc ici une configuration micromagnétique cohérente statique apparaissant au-delà d'un courant seuil Ivortex_statique. Selon la figure 3, pour une intensité de courant supérieure à une in- tensité seuil Ivortex_dynamique (supérieure à Ivortex_statique), on observe alors le double effet mentionné plus haut au niveau de la couche oscillante 32, c'est-à-dire une configuration cohérente magnétique 10 de type vortex décalée par rapport à la configuration magnétique 10 de la figure 2 : le coeur 11 de vortex est translaté d'une distance T par rapport au centre C de la couche 32 et le vortex 10 subit un mouvement circulaire autour du centre C de la couche oscillante 32 (i.e. le coeur de vortex 11 décrit un trajectoire sensiblement circulaire selon un cercle de rayon T et de centre C). On observe donc une sorte de mouvement planétaire du vortex 10 autour du centre C de la couche oscillante 32.

Ainsi, au-delà d'une intensité seuil de courant Ivortex_dynamique, et pour une polarité de courant choisie, l'effet de transfert de spin peut déstabiliser la configuration magnétique 10 et provoquer un mouvement cyclique du vortex. Dans beaucoup de cas pratiques, la configuration magnétique cohé- rente apparaissant au dessus du premier courant critique n'est pas un vortex de parfaite symétrie cylindrique mais une structure de vortex distordu par exemple du fait du champ magnétostatique rayonné par l'aimantation de la couche de référence sur l'aimantation de la couche oscillante. Dans ce cas, cet état d'aimantation cohérente possède une aimantation qui suivant l'histoire magnétique de l'échantillon peut être plus proche de l'orientation parallèle ou plus proche de l'orientation antiparallèle par rapport à l'aimantation de la couche de référence. Dans ce cas, pour obtenir l'effet de précession, il est préférable de choisir la polarité de courant qui peut per-mettre de déstabiliser l'état d'équilibre, grâce au transfert de spin. Autrement dit : - si la résistance de l'oscillateur 30 dans la configuration micromagnétique cohérente est plus proche de la résistance de l'état antiparallèle AP (i.e. l'aimantation moyenne de la couche oscillante 32 est plus proche de l'état antiparallèle AP que de l'état parallèle P par rapport à l'aimantation de la couche de référence), il faut que le courant circule de la couche oscillante 32 vers la couche de référence 34 (i.e. que les électrons circulent de la couche de référence 34 vers la couche oscil- tante 32). Dans ce cas, l'effet de transfert de spin favorise l'alignement parallèle des aimantations et déstabilise l'état AP ; - si la résistance de l'oscillateur 30 dans la configuration micromagnétique cohérente est plus proche de la résistance de l'état P (i.e. l'aimantation moyenne de la couche oscillante 32 est plus proche de l'état parallèle que de l'état antiparallèle par rapport à l'aimantation de la couche de référence), il faut que le courant circule de la couche de référence 34 vers la couche oscillante 32 (i.e. que les électrons circulent de la couche oscillante 32 vers la couche de référence 34). Dans ce cas, l'effet de transfert de spin favorise l'alignement antiparallèle des aimantations et déstabilise l'état P. Si l'état micromagnétique de départ a une aimantation moyenne quasi nulle du fait de sa symétrie cylindrique (cas du vortex symétrique de la figure 2), la polarité du courant n'a pas d'importance. Le mouvement cyclique du vortex ainsi obtenu se traduit par une mo- dification temporelle cyclique de l'aimantation moyenne, et par conséquent par une oscillation de résistance à cause de l'effet magnétorésistif. On peut ainsi générer une tension alternative aux bornes de l'oscillateur 30, présentant un mode fondamental intense (typiquement entre 300 et 500 MHz) et de nombreuses harmoniques (typiquement de 12 à 15). L'amplitude du mode fondamental est très élevée (>500 000 nV2/Hz) et la largeur de raie de l'ordre de 1 MHz. L'amplitude des harmoniques décroît au fur et à mesure que la fréquence augmente ; l'amplitude des harmoniques 2fo et 3fo repré- sente environ 10% de l'amplitude du fondamental et l'amplitude de l'harmonique 4fo quelques % de l'amplitude du fondamental. La largeur de raie augmente d'une raie à la suivante typiquement d'un facteur 2. Ce phénomène est illustré sur la figure 8 qui représente le spectre d'excitation en fonction de la fréquence : on observe une puissance du mode fondamental à fo (400 MHz) de l'ordre de 500 000 nV2/Hz, soit mille fois plus élevée que celle obtenue avec les STO de l'état de la technique, pour une puissance injectée par le courant continu seulement deux à trois fois plus grande. Le tableau ci-dessous résume les valeurs typiques qu'on peut obtenir avec cet oscillateur à vortex. On constate que ses performances pour les 4 premières raies sont bien meilleures que les oscillateurs STO de l'état de l'art. Fréquence Amplitude Largeur de raie fo = 400 MHz 500 000 nV2/Hz 1.2 MHz 2fo = 800 MHz 50 000 nV2/Hz 2.4 MHz 3fo = 1.2 GHz 50 000 nV2/Hz 5 MHz 4fo=1.6GHz 10000nV2/Hz 10 MHz 5fo = 2 GHz 3500 nV2/Hz 20 MHz Tableau 1. On notera qu'il est possible d'augmenter la fréquence fondamentale de l'oscillateur 30 en jouant sur les matériaux et la géométrie de l'empilement magnétique E formant la partie active du dispositif. Ainsi, la fréquence du mode de translation du vortex, correspondant à un mouvement orbital du coeur du vortex, est directement liée au rapport L/R, où L est l'épaisseur de la couche oscillante 32 et R le rayon de cette couche oscillante. La fréquence propre du mode de translation augmente quasi-linéairement avec ce rapport géométrique. On peut ainsi envisager d'atteindre des fréquences de 1 à 2 GHz sur des échantillons nanométriques dans lesquels la couche oscillante possèderait une épaisseur de 60 nm. Par ailleurs, le choix des matériaux peut également permettre d'augmenter la fréquence fondamentale. En effet, le mouvement orbital du vortex peut être compris comme l'effet résultant d'une part du couple de transfert de spin qui tend à provoquer un mouvement centrifuge du coeur de vortex et d'autre part du champ ampérien qui tend à créer un potentiel attractif au niveau des contacts de la couche 33 CCP. Tous les paramètres permettant de réduire la taille de l'orbite permettent d'augmenter la fré- quence : c'est pourquoi la fréquence augmente par exemple avec le courant appliqué. De même, la fréquence va augmenter avec l'amortissement de Gilbert (cf. Mistral et al., Phys. Rev. Lett. 100, 257201, 2008). Or il est possible d'augmenter cet amortissement de Gilbert en dopant le matériau ferromagnétique utilisé pour la couche oscillante 32 avec des impuretés de terres rares comme Dy ou Tb, par exemple. Enfin, réduire l'anisotropie planaire va contribuer à faciliter la formation d'un vortex et permettre d'atteindre des fréquences plus élevées. C'est pourquoi il pourrait être judicieux de bien maîtriser l'oxydation de la barrière d'alumine et/ou le recuit de l'empilement (cf. Monso et al. Appl. Phys. Lett. 80, 4157, 2002 ; Rodmacq et al. Phys. Rev. B 79, 024423, 2009). En effet il a été montré dans les articles cités ici qu'une importante énergie d'anisotropie interfaciale peut être créée à l'interface entre un métal de transition ferromagnétique et une couche d'oxyde, lorsque l'interface entre la couche ferromagnétique et la couche d'oxyde possède des terminaisons oxygène, permettant l'hybridation électronique de certaines orbitales d du métal ferromagnétique avec les orbitales sp de l'oxygène. Du point de vue énergétique, la terminaison oxygène est bien souvent la plus favorable (par exemple pour Fe/MgO ou Co/Alumine). Un recuit approprié permet donc de favoriser la migration de l'oxygène vers l'interface pour favoriser le dévelop- pement de cette anisotropie perpendiculaire. Cette anisotropie perpendiculaire ne doit pas faire sortir l'aimantation de la couche oscillante hors du plan mais réduit son anisotropie « plan facile » ou en d'autre terme augmente sa susceptibilité hors du plan.

La couche 33 à forte inhomogénéité latérale de conductivité basée sur une structure à pinholes (CCP) n'est qu'un exemple de mode de réalisation. Comme mentionné plus haut, la couche 33 à forte inhomogénéité latérale de conductivité est une couche présentant dans son plan de fortes in- homogénéités latérales de conductivité électrique (typiquement caractérisée par des fluctuations de plus d'un facteur 10 de conductivité entre les zones les plus conductrices et les zones les moins conductrices de la couche 33).

Ainsi, il est tout à fait possible d'utiliser d'autres moyens permettant de générer des inhomogénéités de courant au niveau de la surface de la couche oscillante. A titre d'exemple, la figure 5 illustre un second mode de réalisation d'un oscillateur 50 selon l'invention. L'oscillateur 50 de la figure 5 est identique à l'oscillateur 30 de la figure 4 (les éléments communs portent les mêmes numéros de référence), la seule différence concernant la couche 53 à fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique différente de la couche 33 de la figure 4. Dans le cas de la figure 5, la couche 53 à fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique apte à induire dans la couche oscillante 32 de fortes inhomogénéités de courant est obtenue en partant d'une jonction tunnel magnétique à laquelle on fait subir un stress électrique proche du claquage électrique de la jonction. Par exemple, des barrières tunnel d'alumine ou de MgO d'épaisseur entre 1 et 2nm claquent électriquement sous des tensions de l'ordre de 1 à 2V. Pour une jonction donnée, la tension de claquage dépend en fait de la durée et du nombre des pulses de tension et principalement du temps cumulé pendant lequel la jonction est exposé à la forte tension. Il est connu qu'avant de claquer de façon complètement irréversible, la barrière tunnel peut se dégrader localement sous l'effet du stress électrique conduisant à l'apparition de « points chauds » 56 dans la jonction. L'apparition de ces points chauds 56 peut être suivie en mesurant la résistance électrique de la jonction, celle-ci étant traversé par un courant perpendiculaire aux interfaces. Un claquage total de la barrière conduit à une chute de la résistance électrique de la barrière typiquement d'un facteur 10 à 100 (par exemple une chute de résistance de SKiloOhms à quelques centaines ou dizaines d'Ohms). Mais avant d'atteindre ce stade de claquage total, il est possible en augmentant graduellement la tension d'atteindre des valeurs de résistance intermédiaire entre la valeur initiale et typiquement un quart ou un dixième de la valeur initiale. Dans ces situations, on a créé des amorces de pinholes (des points chauds) mais une partie significative du courant continue de passer par effet tunnel à travers la barrière. Les points chauds 56 ainsi formés peuvent ainsi jouer le même rôle que les pinholes 36 de la structure CCP (figure 4). Une façon plus générale de créer des couches générant de fortes in- 1 o homogénéités latérales de courant consiste à utiliser des alliages ou composites d'au moins deux matériaux ayant des conductivités électriques très différentes et tendant à démixer. C'est le cas par exemple de certains al-liages semiconducteur/métal comme par exemple GeCu qui, lors de recuits, tendent à former des clusters de Cu3Ge conducteurs dans une matrice de 15 Ge semiconductrice. C'est le cas aussi de certains semiconducteurs dilués (par exemple ZnOCo) tendant à former des clusters riches en Co dans une matrice de ZnO. C'est également le cas de matériaux comme GeMn qui tendent à former des nanocolonnes conductrices d'alliages riches en Mn, parallèles à la direction de croissance, noyées dans une matrice semicon- 20 ductrice faiblement conductrice. Selon une autre alternative, l'inhomogénéité du courant peut être créée en réalisant par des techniques top-down de la microélectronique ou par nanoindentation des nanocontacts de taille et position distribuées à la base ou au sommet du pilier magnétorésistif au voisinage immédiat de la 25 surface de la couche oscillante. On voit que dans ce cas, les moyens aptes à générer des inhomogénéités de courant au niveau de la surface de la couche oscillante ne sont pas créés par une couche (CCP, couche avec points chauds,...) mais par une pluralité de nanocontacts sur la surface de la couche oscillante. 3o Dans les différents exemples cités ci-dessus pour la réalisation des moyens permettant de générer des inhomogénéités de courant au niveau de la surface de la couche oscillante, les électrons peuvent avoir ou non la capacité de conserver leur spin lors de la traversée de ces moyens. Dans le cas de structures CCP (figure 4) avec pinholes de métal non-magnétique (comme le cuivre), les électrons gardent une polarisation en spin significative à la traversée de la couche. Il en est de même pour les jonctions tunnel partiellement dégradées à points chauds (figure 5). Dans ces cas où la pola- risation en spin est conservée lorsque les électrons traversent cette couche à conductivité électrique latéralement inhomogène alors cette couche peut être située entre la couche de référence et la couche oscillante. La conservation en spin des électrons lors de la traversée de cette couche permet en effet de garder une amplitude de magnétorésistance importante. Dans les 1 o cas où la polarisation en spin des électrons est détruite lors de la traversée de cette couche à conductivité latérale inhomogène (cas de couches de GeMn, de ZnOCo, de CuGe), alors cette couche doit être située hors de la zone donnant naissance à la magnétorésistance de la structure, c'est-à-dire de la zone comprenant tout ou partie de la couche oscillante, l'espaceur et 15 tout ou partie de la couche de référence afin de ne pas dégrader le signal de magnétorésistance de la structure. Afin d'illustrer ce dernier paragraphe, la figure 6 représente de manière schématique un troisième mode de réalisation d'un oscillateur 40 selon l'invention dans lequel la couche 42 à fortes inhomogénéités latérales de 20 conductivité est hors de la zone 48 donnant naissance à la magnétorésis- tance. Plus précisément, l'oscillateur 40 comporte un empilement magné-tique E incluant successivement : - une couche ferromagnétique de référence 45 de direction 25 d'aimantation fixe (ici située dans le plan de la couche de référence), dite couche piégée ; - une couche amagnétique 44 (non magnétique) de découplage, classiquement dénommée espaceur, par exemple en oxyde ; - une couche ferromagnétique oscillante 43 de direction d'aimantation 3o variable et présentant une configuration magnétique telle que déjà décrites en référence aux figures 1 à 3 - une couche à fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique 42.

Cet empilement E formé par l'ensemble de couches ci-dessus est inséré entre deux électrodes 41 et 46 d'amenée de courant permettant de faire circuler un courant électrique d'intensité I perpendiculairement au plan de l'empilement de couches magnétiques. Les deux électrodes 41 et 46 forment des moyens d'alimentation en courant aptes à faire circuler un courant d'électrons perpendiculairement au plan de l'empilement magnétique E. Dans ce troisième mode de réalisation, la couche 42 de forte inhomogénéité latérale de conductivité est placée non pas entre la couche de réfé- rence 45 et la couche oscillante 43 mais à un autre endroit, ici au dos de la couche oscillante 43 c'est-à-dire du côté de la couche oscillante 43 opposé à l'espaceur 44 entre la couche oscillante 43 et la couche de référence 45. On notera que l'on pourrait également utiliser des nanocontacts au dos de la couche oscillante 45 ou intégrer la couche de forte inhomogénéité latérale de conductivité à l'intérieur de la couche oscillante. On pourrait également avoir une couche à forte inhomogénéité latérale de conductivité qui soit si-tuée dans la couche de référence ou au dos de celle-ci. Dans ce troisième mode de réalisation, il n'est pas nécessaire que les électrons conservent une grande partie de leur polarisation en spin en Va- versant la couche 42 de forte inhomogénéité latérale de conductivité car ils se repolarisent ensuite en traversant la couche oscillante 43 ou la couche de référence 45 (suivant le côté sur lequel a été placée la couche 42 à forte in-homogénéité de conductivité) ce qui permet à la magnétorésistance de rester importante. Dans ce mode de réalisation, l'espaceur 44 séparant la couche oscillante 43 de la couche de référence 45 doit assurer un bon dé-couplage magnétique entre la couche oscillante 43 et la couche de référence 45. Cet espaceur 44 doit conserver une grande partie de la polarisation en spin des électrons pour que la magnétorésistance de l'oscillateur 40 soit importante. 3o La figure 7 illustre de manière schématique un quatrième mode de réalisation d'un oscillateur 100 selon l'invention. L'oscillateur 100 comporte un empilement magnétique E incluant: - Une couche antiferromagnétique de piégeage 107 ; - une couche ferromagnétique de référence 106 de direction d'aimantation fixe (ici située dans le plan de la couche de référence), dite couche piégée ; cette couche 106 est ici à titre d'exemple une couche antiferromagnétique synthétique c'est-à-dire constituée de deux couches ferromagnétiques 106C et 106A couplées antiparallèlement à travers une fine couche de couplage antiparallèle 106B ; la couche de référence 106 est ici piégée par la couche antiferromagnétique 107 ; - une couche métallique non magnétique 105 - une couche à fortes inhomogénéités latérales de conductivité élec- trique 104 ; - une couche métallique non magnétique 103 ; - une couche ferromagnétique oscillante 102 de direction d'aimantation variable et présentant une configuration magnétique conforme aux explications données en référence aux figures 1 à 3. Cet empilement E formé par l'ensemble de couches ci-dessus est inséré entre deux électrodes 101 et 108 d'amenée de courant permettant de faire circuler un courant électrique d'intensité I perpendiculairement au plan de l'empilement de couches magnétiques. Les deux électrodes 101 et 108 forment des moyens d'alimentation en courant aptes à faire circuler un courant d'électrons perpendiculairement au plan de l'empilement magnétique E. Selon ce quatrième mode de réalisation, la couche 104 à forte inhomogénéité latérale de conductivité comporte de chaque coté (on notera que cela pourrait uniquement d'un côté ou de l'autre) une ou des couches non magnétiques métalliques (par exemple en cuivre) 103 et 105 séparant respectivement la couche 104 à forte inhomogénéité de conductivité des couches ferromagnétiques oscillante 102 ou de référence 106. Ces couches non magnétiques additionnelles 103 et 105 permettent d'augmenter le dé- 3o couplage magnétique entre les couches oscillantes et de référence et peu-vent s'avérer utiles du point de vue de la croissance de l'empilement E. On notera que la couche oscillante 102 peut aussi être formée d'une association de couches magnétiques comme par exemple CoFel nm/NiFe 2nm.

La figure 9 illustre de manière schématique un cinquième mode de réalisation d'un oscillateur 200 selon l'invention. L'oscillateur 200 comporte un empilement magnétique E incluant successivement : - un premier empilement magnétique El comportant successivement : o une couche ferromagnétique de référence 208 de direction d'aimantation fixe o une couche à fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique 207 ; o une couche ferromagnétique oscillante 206 de direction d'aimantation variable et présentant une configuration magné-tique conforme aux explications données en référence aux figures 1 à 3 ; - un espaceur de découplage magnétique 205 ; - un deuxième empilement magnétique E2 comportant successive- ment : o une couche ferromagnétique oscillante 204 de direction d'aimantation variable et présentant une configuration magné-tique conforme aux explications données en référence aux fi- gures 1 à 3 o une couche à fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique 203 ; o une couche ferromagnétique de référence 202 de direction d'aimantation fixe.

Cet empilement E formé par l'ensemble de couches ci-dessus est inséré entre deux électrodes 201 et 209 d'amenée de courant permettant de faire circuler un courant électrique d'intensité I perpendiculairement au plan de l'empilement de couches magnétiques. Les deux électrodes 201 et 209 forment des moyens d'alimentation en courant aptes à faire circuler un cou- rant d'électrons perpendiculairement au plan de l'empilement magnétique E. Selon ce cinquième mode de réalisation, la structure 200 comporte plusieurs couches oscillantes (deux dans le cas présent) et plusieurs couches à forte inhomogénéité latérale de conductivité (deux dans le cas présent). Les deux couches ferromagnétiques oscillantes 206 et 204 sont séparées par l'espaceur 205 destiné à réduire le couplage magnétique entre les deux couches ferromagnétiques oscillantes. Les deux couches à forte inhomogénéité latérale de conductivité 207 et 203 séparent chacune respectivement une couche ferromagnétique oscillante 206 et 204 d'une couche ferromagnétique de référence 208 et 202. Dans ce mode de réalisation, la magnétorésistance provient des deux empilements El et E2. Préférentielle-ment, les couches à forte inhomogénéité de conductivité 207 et 203 conser- vent le spin des électrons pour que la magnétorésistance soit importante. On notera qu'une des couches oscillantes 206 ou 204 peut être rem-placée par une couche antiferromagnétique synthétique constituée de deux couches douces ferromagnétiques séparées par une couche de couplage antiferromagnétique (par exemple en ruthénium d'épaisseur 0.6nm comme bien connu de l'homme du métier). Ce sixième mode de réalisation est illustré en figure 10 ; dans ce cas, l'oscillateur 300 comporte un empilement magnétique E incluant successivement : - un premier empilement magnétique El comportant successivement : o une couche ferromagnétique de référence 310 de direction d'aimantation fixe o une couche à fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique 309 ; o une couche oscillante antiferromagnétique synthétique 312 présentant une configuration magnétique conforme aux explications données en référence aux figures 1 à 3 et comportant deux couches douces ferromagnétiques 308 et 306 séparées par une couche de couplage antiferromagnétique 307 ; - un espaceur de découplage magnétique 305 ; - un deuxième empilement magnétique E2 comportant successive- ment : o une couche ferromagnétique oscillante 304 de direction d'aimantation variable et présentant une configuration magné- tique conforme aux explications données en référence aux figures 1 à 3 o une couche à fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique 303 ; o une couche ferromagnétique de référence 302 de direction d'aimantation fixe. Cet empilement E formé par l'ensemble de couches ci-dessus est inséré entre deux électrodes 301 et 311 d'amenée de courant permettant de faire circuler un courant électrique d'intensité I perpendiculairement au plan 1 o de l'empilement de couches magnétiques. Les deux électrodes 301 et 311 forment des moyens d'alimentation en courant aptes à faire circuler un courant d'électrons perpendiculairement au plan de l'empilement magnétique E. Les épaisseurs des deux couches ferromagnétiques 308 et 306 15 constitutives de la couche oscillante résultante pourront alors être avantageusement disymétrisées de sorte que l'effet du champ ampérien résultant agissant sur la couche ferromagnétique 308 au contact avec la couche à forte inhomogénéité latérale de conductivité 309 ait le bon signe pour que les oscillations se déclenchent dans la couche ferromagnétique au contact 20 avec la couche à forte inhomogénéité latérale de courant. Les vortex qui se forment dans les deux couches 306 et 308 ont des chiralités opposées car ces deux couches sont couplées antiferromagnétiquement à travers la couche 307 (c'est-à-dire qu'un vortex tourne dans le sens des aiguilles d'une montre et l'autre tourne dans le sens opposé). Ainsi, le champ ampérien 25 créé par le courant renforce la formation d'un de ces deux vortex mais a tendance à empêcher la formation de l'autre. Donc si les épaisseurs des deux couches 306 et 308 sont égales, les vortex vont difficilement se former. Il est donc souhaitable que la couche dans laquelle le vortex a le bon sens par rapport au champ ampérien soit plus épaisse que celle dans laquelle le 30 vortex s'oppose au champ ampérien de sorte que l'effet de la « bonne » couche (i.e. la couche dans laquelle le vortex a le bon sens par rapport au champ ampérien) l'emporte.

La figure 11 illustre un septième mode de réalisation d'un oscillateur 400 selon l'invention. Ici, les deux couches oscillantes sont chacune rem-placées par une couche antiferromagnétique synthétique constituée de deux couches douces ferromagnétiques séparées par une couche de couplage antiferromagnétique. L'oscillateur 400 comporte un empilement magnétique E incluant successivement : un premier empilement magnétique El comportant successivement : o une couche ferromagnétique de référence 412 de direction d'aimantation fixe o une couche à fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique 411 ; o une couche oscillante antiferromagnétique synthétique 414 présentant une configuration magnétique conforme aux explications données en référence aux figures 1 à 3 et comportant deux couches douces ferromagnétiques 410 et 408 séparées par une couche de couplage antiferromagnétique 409 ; - un espaceur de découplage magnétique 407 ; - un deuxième empilement magnétique E2 comportant successive-ment : o une couche oscillante antiferromagnétique synthétique 415 présentant une configuration magnétique conforme aux explications données en référence aux figures 1 à 3 et comportant deux couches douces ferromagnétiques 406 et 404 séparées 25 par une couche de couplage antiferromagnétique 405 ; o une couche à fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique 403 ; o une couche ferromagnétique de référence 402 de direction d'aimantation fixe. 30 Cet empilement E formé par l'ensemble de couches ci-dessus est inséré entre deux électrodes 401 et 413 d'amenée de courant permettant de faire circuler un courant électrique d'intensité I perpendiculairement au plan de l'empilement de couches magnétiques. Les deux électrodes 401 et 413 15 20 forment des moyens d'alimentation en courant aptes à faire circuler un courant d'électrons perpendiculairement au plan de l'empilement magnétique E. Comme pour le mode de réalisation de la figure 10, les épaisseurs des deux couches ferromagnétiques (respectivement 410 et 408 et 406 et 404) constitutives du sandwich antiferromagnétique synthétique pourront être avantageusement disymétrisées de sorte que l'effet du champ ampérien résultant agissant sur la couche ferromagnétique (respectivement 410 et 404) au contact avec la couche à forte inhomogénéité latérale de conductivi- té (respectivement 411 et 403) ait le bon signe pour que les oscillations se déclenchent dans la couche ferromagnétique au contact avec la couche à forte inhomogénéité latérale de courant. La figure 12 illustre un huitième mode de réalisation d'un oscillateur 500 selon l'invention.

L'oscillateur 500 comporte un empilement magnétique E incluant suc- cessivement : - un premier sous-empilement El comprenant successivement : o une première couche ferromagnétique de référence 508 de di-rection d'aimantation fixe (ici située dans le plan de la couche de référence), dite couche piégée ; o une première couche amagnétique 507 (non magnétique) de découplage, classiquement dénommée espaceur, par exemple en oxyde ; o une première couche ferromagnétique oscillante 506 de direction d'aimantation variable et présentant une configuration magnétique telle que déjà décrites en référence aux figures 1 à 3 ; - une couche à fortes inhomogénéités latérales de conductivité élec- trique 505 ; - un deuxième sous-empilement E2 comprenant successivement : 30 o une deuxième couche ferromagnétique oscillante 504 de direction d'aimantation variable et présentant une configuration magnétique telle que déjà décrites en référence aux figures 1 à 3 ; 25 o une deuxième couche amagnétique 503 (non magnétique) de découplage, classiquement dénommée espaceur ; o une deuxième couche ferromagnétique de référence 502 de di-rection d'aimantation fixe (ici située dans le plan de la couche de référence), dite couche piégée. Cet empilement E formé par l'ensemble de couches ci-dessus est inséré entre deux électrodes 501 et 509 d'amenée de courant permettant de faire circuler un courant électrique d'intensité I perpendiculairement au plan de l'empilement de couches magnétiques. Les deux électrodes 501 et 509 forment des moyens d'alimentation en courant aptes à faire circuler un courant d'électrons perpendiculairement au plan de l'empilement magnétique E. Selon ce dernier mode de réalisation, les deux couches ferromagnétiques oscillante 506 et 504 sont séparées par la couche 505 à forte inho- mogénéité de conductivité. L'une et/ou l'autre des couches ferromagnétiques peuvent être remplacées par une couche antiferromagnétique synthétique constituée de deux couches ferromagnétiques couplées antiferromagnétiquement. Comme nous l'avions mentionné plus haut, l'oscillateur selon l'invention peut également fonctionner avec deux couches oscillantes sans couche de référence, la seule condition étant que l'empilement magnétique comporte au moins deux couches magnétiques dont une est une couche oscillante avec une aimantation de direction variable. Une telle configuration est illustrée en figure 13 qui représente un oscillateur 600 selon un neu- vième mode de réalisation de l'invention. L'oscillateur 600 comporte un empilement magnétique E incluant successivement : - une couche tampon 605 ; - une première couche ferromagnétique oscillante 604 de direction d'aimantation variable et présentant une configuration magnétique telle que déjà décrites en référence aux figures 1 à 3 ; - une couche à fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique 603 ; - une deuxième couche ferromagnétique oscillante 602 de direction d'aimantation variable et présentant une configuration magnétique telle que déjà décrites en référence aux figures 1 à 3 ; - une couche de couverture 607.

Cet empilement E formé par l'ensemble de couches ci-dessus est inséré entre deux électrodes 601 et 606 d'amenée de courant permettant de faire circuler un courant électrique d'intensité I perpendiculairement au plan de l'empilement de couches magnétiques. Les deux électrodes 601 et 606 forment des moyens d'alimentation en courant aptes à faire circuler un cou- Io rant d'électrons perpendiculairement au plan de l'empilement magnétique E. Selon ce neuvième mode de réalisation, l'empilement E comporte au moins deux couches oscillantes 604 et 602 mais ne comporte plus de couche de références. Les électrons se polarisent en traversant une pre- 15 mière couche oscillante et exerce un transfert de spin sur l'aimantation de la seconde couche oscillante en la traversant. Les oscillations résultent d'une compétition entre champ ampérien créé par le courant traversant la structure et transfert de spin d'une couche oscillante sur l'autre. L'empilement E comprend en outre un espaceur 603 constitué d'une couche à forte inhomogé- 20 néité latérale de conductivité. La couche tampon 605 (par exemple en Ta, NiFeCr ou CuN) est une couche destinée à promouvoir une bonne croissance de l'empilement E. La couche de couverture 607 est une ou un en-semble de couches fonctionnelles nécessaires à l'élaboration et à la gravure du pilier magnétorésistif. 25 La figure 14 représente un dixième mode de réalisation d'un oscillateur 700 selon l'invention qui constitue une variante du mode de réalisation illustré en figure 13. L'oscillateur 700 comporte un empilement magnétique E incluant successivement : 30 - une couche tampon 708 ; - une première couche à fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique 707 ; - une première couche ferromagnétique oscillante 706 de direction d'aimantation variable et présentant une configuration magnétique telle que déjà décrites en référence aux figures 1 à 3 ; - une couche amagnétique espaceur de découplage magnétique 705; - une deuxième couche ferromagnétique oscillante 704 de direction d'aimantation variable et présentant une configuration magnétique telle que déjà décrites en référence aux figures 1 à 3 ; - une deuxième couche à fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique 703 ; - une couche de couverture 702. Cet empilement E formé par l'ensemble de couches ci-dessus est inséré entre deux électrodes 701 et 709 d'amenée de courant permettant de faire circuler un courant électrique d'intensité I perpendiculairement au plan de l'empilement de couches magnétiques. Les deux électrodes 701 et 709 forment des moyens d'alimentation en courant aptes à faire circuler un courant d'électrons perpendiculairement au plan de l'empilement magnétique E. Comme pour le mode de réalisation précédent, l'empilement E comporte à nouveau au moins deux couches oscillantes 706 et 704 mais ne comporte plus de couche de références. Les électrons se polarisent en traversant une couche oscillante et exerce un transfert de spin sur l'aimantation de l'autre couche oscillante en la traversant. Les oscillations résultent d'une compétition entre champ ampérien créé par le courant traversant la structure et transfert de spin d'une couche oscillante sur l'autre. Les couches à forte inhomogénéité de conductivité 707 et 703 sont situées non pas entre les deux couches oscillantes 706 et 704 mais à l'extérieur des couches ferro-magnétiques oscillantes du côté opposé par rapport à l'espaceur 705 de dé-couplage magnétique les séparant ; on notera que les couches à forte inhomogénéité de conductivité 707 et 703 pourraient également se situées à l'intérieur des couches oscillantes. Dans ces deux derniers modes de réalisation (figures 13 et 14), l'une ou plusieurs des couches oscillantes peuvent aussi être des couches antiferromagnétiques synthétiques.

Comme nous l'avons vu précédemment, il est préférable que la forme de l'oscillateur selon l'invention ait une symétrie sensiblement cylindrique si on cherche à exploiter le signal fondamental d'excitation. Mais d'autres formes sont possibles si on cherche à amplifier les signaux des harmo- niques. Ainsi, il est possible d'augmenter l'amplitude de certains harmoniques en réalisant une structure de section non pas sensiblement circulaire, mais de type elliptique, ou ayant au moins 3 lobes et une symétrie axiale, formant ainsi une fleur à 3, 4 pétales (forme 800 illustrée en figure 15) ou plus afin d'amplifier les non-uniformités du mouvement du coeur de vortex. Lorsque la section de la structure n'est pas circulaire mais présente des parties plus al-longées (comme les pétales d'une fleur), le coeur du vortex va s'accrocher dans ces parties allongées plus longtemps. Ainsi, au lieu d'effectuer une rotation uniforme, le vortex va plutôt sauter d'un pétale à l'autre renforçant ain- si les harmoniques correspondant au nombre de « pétales ». Cela conduit à une amplification d'harmoniques supérieures permettant ainsi de travailler à des fréquences significativement plus élevées que le mode fondamental. Bien entendu, l'oscillateur selon l'invention n'est pas limité aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits à titre indicatif et nullement limitatif en référence aux figures.

Claims (19)

1. REVENDICATIONS1. Oscillateur (30) à transfert de spin comportant : - un empilement magnétique (E) incluant au moins deux couches ma- gnétiques (32,34) dont au moins une desdites deux couches magné-tiques, dite couche oscillante (32), a une aimantation de direction variable ; - des moyens d'alimentation (31, 35) en courant aptes à faire circuler un courant d'électrons perpendiculairement au plan dudit empilement 1 o magnétique (E) ; ledit empilement magnétique (E) comportant des moyens (33) aptes à générer des inhomogénéités de courant au niveau de la surface de ladite couche oscillante, ledit oscillateur (30) étant caractérisé en ce que l'intensité de courant (Ivortex_dynamique) fourni par lesdits moyens 15 d'alimentation (31, 35) est choisie de sorte que l'aimantation de ladite couche oscillante présente une configuration magnétique cohérente (10), ladite configuration magnétique (10) oscillant dans son en-semble à une même fréquence fondamentale. 20
2. 2. Oscillateur (30, 50) selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens aptes à générer des inhomogénéités de courant au niveau de la surface de ladite couche oscillante sont formés par une couche (33, 53) présentant de fortes inhomogénéités de conductivité apte à générer dans ladite couche oscillante (32) de fortes inhomo- 25 généités latérales de courant.
3. 3. Oscillateur (30, 50) selon la revendication précédente caractérisé en ce que ladite couche (33, 53) présentant de fortes inhomogénéités de conductivité apte à générer dans ladite couche oscillante (32) de 30 fortes inhomogénéités latérales de courant est une couche caractérisée par des fluctuations de plus d'un facteur 10 de conductivité entre ses zones les plus conductrices et ses zones les moins conductrices.
4. 4. Oscillateur (30) selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que ladite couche (33) présentant de fortes inhomogénéités de conductivité est une couche isolante intégrant des chemins métal- tiques (36).
5. 5. Oscillateur (50) selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que ladite couche (53) présentant de fortes inhomogénéités de conductivité est une jonction tunnel intégrant des chemins conducteurs (56) obtenus par exposition de ladite jonction à une tension adaptée.
6. 6. Oscillateur selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que ladite couche présentant de fortes inhomogénéités de conductivi- 15 té est réalisée à base d'un mélange de deux matériaux ayant des conductivités différentes et aptes à démixer sous l'effet d'un recuit pour former localement des chemins plus conducteurs que sur le reste de la couche. 20
7. 7. Oscillateur selon l'une des revendications 2 à 6 caractérisé en ce que ladite couche présentant de fortes inhomogénéités de conductivité présente un rapport supérieur ou égal à 10 de conductivité entre ses zones les plus conductrices et ses zones les moins conductrices. 25
8. 8. Oscillateur (100) selon l'une des revendications 2 à 7 caractérisé en ce que ladite couche (104) présentant de fortes inhomogénéités de conductivité comporte en contact avec au moins l'une de ses faces une couche (103, 105) non magnétique métallique. 30
9. 9. Oscillateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens aptes à générer des inhomogénéités de courant au niveau de la surface de ladite couche oscillante sont formés par une pluralité de nanocontacts.
10. 10.Oscillateur selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que ladite configuration magnétique cohérente est une configuration de type vortex magnétique, anti-vortex magnétique, multivortex ou « C- state » ou une combinaison de ces configurations.
11. 11.Oscillateur selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que ledit empilement magnétique a une forme de pilier dont la section possède l'une des formes suivantes : - circulaire - elliptique - annulaire - forme à symétrie axiale comportant au moins trois lobes.
12. 12.Oscillateur selon la revendication précédente caractérisé en ce que le diamètre dans le cas d'une section circulaire, annulaire ou en forme de fleur et le plus grand des deux diamètres dans le cas d'une cellule de forme elliptique est compris entre 10 nm et 500 nm et préférentiellement compris entre 100 et 500 nm.
13. 13.Oscillateur (30) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite couche oscillante (32) présente une section sensiblement circulaire de rayon R et une épaisseur L, le rapport L/R étant choisi en fonction de la fréquence de travail de l'oscillateur.
14. 14.Oscillateur (30) selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit empilement magnétique (E) comporte successive-ment : - une couche (34) magnétique de référence de direction d'aimantation fixe ; - une couche (33) à fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique ;- ladite couche magnétique oscillante (32) de direction d'aimantation variable.
15. 15.Oscillateur (200) selon la revendication 14 caractérisé en ce que ledit empilement magnétique (E) comporte successivement deux sous-empilements magnétiques (El, E2) séparés par une couche de dé-couplage magnétique (205), chacun des deux sous-empilements (E1, E2) intégrant : - une couche (208, 202) magnétique de référence de direction d'aimantation fixe ; - une couche (207, 203) à fortes inhomogénéités latérales de conductivité électrique ; - une couche (206, 204) magnétique oscillante de direction d'aimantation variable.
16. 16.Oscillateur (40) selon l'une des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que ledit empilement (E) magnétique comporte un sous-empilement magnétique (48) incluant successivement : - une couche (45) magnétique de référence de direction d'aimantation fixe ; - une couche (44) amagnétique de découplage ; - ladite couche magnétique oscillante (43) de direction d'aimantation variable ; lesdits moyens (42) aptes à générer des inhomogénéités de courant au niveau de la surface de ladite couche oscillante (43) étant localisés à l'extérieur dudit sous-empilement (48).
17. 17.Oscillateur (500) selon l'une des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que ledit empilement magnétique (E) comporte deux sous- empilements magnétiques (El, E2), chaque sous-empilement (El, E2) incluant successivement : - une couche (508, 502) magnétique de référence de direction d'aimantation fixe ;une couche (507, 503) amagnétique de découplage ; - une couche (506, 504) magnétique oscillante de direction d'aimantation variable ; lesdits deux sous-empilements (El, E2) étant séparés par une couche (505) présentant de fortes inhomogénéités de conductivité.
18. 18.Oscillateur (600) selon l'une des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que ledit empilement magnétique (E) comporte deux couches (602, 604) ferromagnétiques oscillantes de direction d'aimantation variable séparées par lesdits moyens (603) aptes à générer des inhomogénéités de courant au niveau de la surface desdites couches os-cillantes (602, 604).
19. 19.Oscillateur (700) selon l'une des revendications 1 à 13 caractérisé en 15 ce que ledit empilement (E) magnétique comporte : - un sous-empilement magnétique (El) incluant successivement : o une première couche magnétique oscillante (706) de direction d'aimantation variable ; o une couche (705) amagnétique de découplage ; 20 o une deuxième couche magnétique oscillante (704) de direction d'aimantation variable ; - des premiers moyens (707) aptes à générer des inhomogénéités de courant au niveau de la surface de ladite première couche oscillante (706) ; 25 - des deuxièmes moyens (703) aptes à générer des inhomogénéités de courant au niveau de la surface de ladite deuxième couche oscillante (704) ; lesdits premiers et deuxièmes moyens (707, 703) aptes à générer des inhomogénéités de courant étant localisés à l'extérieur dudit sous- 30 empilement (El).