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Fanny Béron Département de génie physique 29 mai
2008
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Hystérésis ?
Historique

• Déficit
• En retard

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Hystérésis ?
Caractéristiques générales dun cycle dhystérésis
Saturation Fin de lhystérésis
Rémanence Ce quil reste lorsque N0
M (signal recueilli)
Coercivité Ce quil faut appliquer pour obtenir
M0
N (valeur appliquée)
4
Hystérésis ?
Phénomènes dhystérésis en physique
5
Hystérésis ?
Autres phénomènes dhystérésis

• Électronique
• Bascule de Schmitt
• Thermostat

• Économie
• Inflation
• Gain/perte

• Hydrologie
• Humidification dun sol

• Sociologie
• Habitudes

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Hystérésis ?
Perte dénergie

• À chaque cycle
• Dégradation de lénergie
• Augmentation de lentropie

7
Hystérésis ?
Ensemble de phénomènes élémentaires simples
But Caractériser les phénomènes élémentaires
8
Hystérésis ?
Ensemble de phénomènes élémentaires simples
But Caractériser les phénomènes élémentaires
?
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En son coeur mathématique
Modèle de Preisach-Krasnoselskii

• Opérateur
•  Hystéron mathématique 
• 2 états ( et -)
• Mémoire locale

• Système
• Ensemble infini
• Proportion de chaque hystéron ?

F. Preisach, Z. Phys. 94, 277 (1935)
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En son coeur mathématique
Mesure de la fonction de la proportion dhystérons
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Courbes de renversement du 1er ordre
Le rêve
Saturation
Courbe de renversement du 1er ordre
Point de renversement
12
Courbes de renversement du 1er ordre
Le rêve
Distribution statistique
Hu
Hc
Pike et al., J. Appl. Phys. 85, 6660 (1999)
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Courbes de renversement du 1er ordre
La réalité
Problèmes !!!

• Comment faire ?
• Toute linformation physique est contenue dans
  les courbes de renversement du 1er ordre
• Comprendre le comportement dhystérons physiques

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En son coeur physique
Hystérésis magnétique simulée
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Application expérimentale
Réseau de nanofils ferromagnétiques

• Système idéal
• Fortement anisotrope
• Ordonné

• Applications possibles
• Dispositifs à haute fréquence
• Mémoire magnétique à haute densité
• Senseurs magnétiques

Ciureanu et al., Electrochim. Acta, 50, 4487
(2005) Carignan et al., J. Appl. Phys. 102, p.
023905 (2007)
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Application expérimentale
Résultat expérimental typique
CoFeB, d 175 nm, L 25 µm

• Interaction anti-parallèle élevée entre les
  nanofils
• Coercivité des nanofils uniforme

Béron et al., IEEE Trans. Magn. 42, p. 3060
(2006) Béron et al., J. Appl. Phys. 101, p.
09J107 (2007) Béron et al., J. Nanosci.
Nanotechnol. in press
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Conclusions

• Hystérésis ?
• Retard de leffet (M) sur la cause (N)
• Présente dans une multitude de domaines
• Composée dun ensemble de phénomènes élémentaires

• Courbes de renversement du 1er ordre
• Permet de séparer les diverses contributions
• Cycles dhystérésis des phénomènes physiques
  élémentaires
• Interactions

• Réseaux de nanofils ferromagnétiques
• Système détude expérimentale idéal

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Directeur de thèse Prof. Arthur Yelon
Étudiants Louis-Philippe Carignan Christian
Lacroix Gabriel Monette Vincent Boucher Djamel
Seddaoui Élyse Adam Nima Nateghi Mathieu
Massicotte Nicolas Schmidt Laurie Archambault
Responsable du Laboratoire de magnéto-électronique
Prof. David Ménard
Infographie Thierry Beauchemin
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Application expérimentale
Résultats expérimentaux
Nanofils uniformes
Nanofils multicouches
Ni/Cu d 175 nm L 15 µm tNi 20 nm tCu 10 nm

• Interaction élevée
• Coercivité uniforme

• Interaction plus faible
• Coercivité non-uniforme

• Réversibilité plus faible

• Réversibilité quasi-parfaite

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Application expérimentale
Résultats expérimentaux (nanofils uniformes)
CoFeB, d 175 nm, L 25 µm
M
M
H
H

• Interaction anti-parallèle élevée entre les
  nanofils
• Coercivité des nanofils uniforme

• Réversibilité quasi-parfaite

Béron et al., IEEE Trans. Magn. 42, p. 3060
(2006) Béron et al., J. Appl. Phys. 101, p.
09J107 (2007) Béron et al., J. Nanosci.
Nanotechnol. in press