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Excitation magnétiques et vibrations atomiques dans les films minces composites
(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2023) Ferrah, Leila; bourahla, Boualem(Directeur de thèse)
Afin de comprendre les mécanismes qui gouvernent la dynamique vibrationnelle et le mouvement de précession des spins à l’échelle nanométrique dans les films minces de type composites, en présence des impuretés et inhomogénéités structurelles, nous nous proposons de modéliser certains dispositifs à multicouches à épaisseur finie et de déterminer leurs spectres phononique et magnonique. Les systèmes modèles sous étude sont constitués d’une dizaine de plans atomiques, obtenus par alternance de deux plans A et B ayant des sites atomiques différents. La dynamique du réseau et le mouvement de précession des spins dans les films composites considérés, qui sont les excitations élémentaires se propageant collectivement sur les nœuds du réseau par l’empilement des deux plans atomiques, en présence d’inhomogénéités atomiques et structurelles, font l’objet de notre étude, à basse température et en employant la méthode de raccordement. Les spectres énergétiques de transmission et de rétrodiffusion cohérents de phonons et de magnons sont calculés comme éléments d’une matrice de diffusion de type Landauer par analogie avec le transport électronique. Les densités d’états de phonons et de magnons pour chaque système perturbé seront présentées et analysées. Les propriétés dynamiques sont déterminées en fonction des intensités des spins et les constantes de forces qui caractérisent les zones perturbées. Les interactions entre les états localisés d’énergie et les modes du continuum font apparaître dans les spectres dynamiques plusieurs oscillations, certaines d’entre elles sont de type Fano
Excitation magnétiques et vibrations atomiques dans les films minces composites
(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Sciences, 2023) Ferrah, Leila; bourahla, Boualem(Directeur de thèse)
cession des spins à l’échelle nanométrique dans les films minces de type composites, en présence des impuretés et inhomogénéités structurelles, nous nous proposons de modéliser certains dispositifs à multicouches à épaisseur finie et de déterminer leurs spectres phononique et magnonique. Les systèmes modèles sous étude sont constitués d’une dizaine de plans atomiques, obtenus par alternance de deux plans A et B ayant des sites atomiques différents. La dynamique du réseau et le mouvement de précession des spins dans les films composites considérés, qui sont les excitations élémentaires se propageant collectivement sur les nœuds du réseau par l’empilement des deux plans atomiques, en présence d’inhomogénéités atomiques et structurelles, font l’objet de notre étude, à basse température et en employant la méthode de raccordement. Les spectres énergétiques de transmission et de rétrodiffusion cohérents de phonons et de magnons sont calculés comme éléments d’une matrice de diffusion de type Landauer par analogie avec le transport électronique. Les densités d’états de phonons et de magnons pour chaque système perturbé seront présentées et analysées. Les propriétés dynamiques sont déterminées en fonction des intensités des spins et les constantes de forces qui caractérisent les zones perturbées. Les interactions entre les états localisés d’énergie et les modes du continuum font apparaître dans les spectres dynamiques plusieurs oscillations, certaines d’entre elles sont de type Fano
Localized surface magnon modes in cubic ferromagnetic lattices
(World Scientific, 2023) Challali, Rebiha; Sait, Smail; Bourahla, Boualem; Ferrah, Leila
A theoretical formalism for calculating the bulk and surface spin modes in Heisenberg semi-infinite lattices is presented on a ferromagnetic cubic network of spins, coupled via nearest and next-nearest neighbors exchange interactions. The magnetic surface can be considered as semi-infinite slabs at the end of the bulk structures. The breakdown of translation symmetry, in the normal direction of the surface, gives rise to localized spin wave modes in its neighborhood. The localized magnon spectrum is derived as elements of a Landauer-type scattering matrix, in the three cubic lattices sc, bcc and fcc. The magnon properties are simulated and determined numerically for each cubic lattice by using the matching technique. The observed fluctuations in the numerical results demonstrate the interference magnon effects between scattered spinwaves and the localized magnon states, generated by the surface region with characteristic Fano resonances. In cubic leads, the localized surface spin states are sensitive to the local magnetic coupling and the incident direction in the surface boundary. In this contribution, the normalized energy of spinwaves arising from the absence of translation symmetry is analyzed for each cubic system as a function of the exchange integral parameters. This addresses the dependence of the surface magnon on the different possibilities of the of the exchange parameters variation from softening to hardening in the neighborhood of the surface region
Modeling and Simulation of Magnons Scattering Across Shear Spins in Multilayered Ferromagnetic Slabs
(SPIN, 2021) Ferrah, Leila; Bourahla, Boualem; Blizak, Salah
In this work, we introduce a computer model and theoretical approach based on the matching technique to investigate the spin precession and the magnetic properties of an ordered magnetic interface joining two ferromagnetic multilayers of type AB, made of 10 spin slabs, obtained by alternative two spin layers A and B. We simulate, particularly, the coherent magnon transmission through spins' interface, in multilayered thin ̄lms, obtained by shearing a part of the ̄lm from the other at an angle of 30. The individual and total transmittance of bulk magnons of the thin ̄lm, scattering coherently at the shearing interface zone and the localized magnonic spin states, are calculated and analyzed. The transmission and re°ection spin modes are derived as elements of a Landauer–Büttiker type scattering matrix. The results highlight the localized spin states on the interface shear domain and their interactions with incident magnons. The evolutions of the magnonic spectra can be presented for arbitrary directions of the incident magnons on the boundary zone, for all accessible frequencies in the propagating bands as well as for the magnetic exchange coupling between each spin A(B) and its adjacent sites and their spin intensity. The results demonstrate the dependence of the magnonic spectra for the perfect multilayered ̄lms and at the inhomogeneous domain of the interface shear. The analysis of the spectra illustrates the °uctuations, related to Fano resonances, due to the coupling between travelling magnons and the localized modes in the shear interface domain. The calculated spectra could yield useful information concerning the magnetic parameters of such interface slabs in multilayered ̄lms.