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Magnetoresistive scanning probe microscopy is based on fabrication and use of micro-cantilevers integrating giant magnetoresistive (GMR) or tunnel magnetoresistive sensors (TMR). These probes enable simultaneous measurement of decorrelated topography and local magnetic signal of the sample. The sensor can be manufactured down to submicron characteristic size. GMR measurement is sensitive (detection limit around 1 nT), quantitative, broadband (DC-100 MHz), robust in time and does not require frequent remagnetization or recalibration of the probe. The main study topics of this PhD are focused on developping and integrating magnetoresistive nanosensors on silicon nitride micro-cantilevers. They enhance spatial resolution while improving the linearity of the magnetic response and reducing magnetic noise. Pinning strategies have been used to stabilize the noise so as to improve repeatability and detection limit by one order of magnitude Sensors down to a few hundreds of nanometers have been manufactured, using dedicated and state-of-the-art GMR stacks. We tested reliability and efficiency of the nano-GMR probes by integrating them on an atomic force microscope (AFM), thus paving the way for an innovative local magnetic imaging method based of magnetic susceptibility measurement., La microscopie à sonde locale magnétorésistive repose sur la fabrication et l’utilisation de micro-bras de levier flexibles intégrant un ou plusieurs capteurs basés sur les technologies de magnétorésistance géante (GMR) ou tunnel (TMR). Ces sondes, dont le capteur peut atteindre une taille caractéristique typique inférieure à 1 µm, permettent de mesurer l’information topographique d’un échantillon ainsi que son information magnétique simultanément et de manière décorrélée. La mesure ainsi obtenue par le capteur GMR est sensible (limite de détection de l’ordre de 1 nT), quantitative, large bande (DC-100 MHz), robuste dans le temps et ne nécessite pas de recalibration ou de ré-aimantation régulière de la sonde. Les axes d’étude principaux de cette thèse portent sur le développement et l’intégration sur des micro-bras de leviers en nitrure de silicium de nanocapteurs magnétorésistifs. Ils visent à améliorer la résolution spatiale, tout en gagnant en linéarité de la réponse magnétique et en réduisant le bruit de mesure d’origine magnétique. Des stratégies de piégeage ont été utilisées pour stabiliser le bruit dans les GMR, améliorant typiquement la limite de détection et la répétabilité d’un ordre de grandeur. Des capteurs de taille caractéristique jusqu’à la centaine de nanomètres ont été fabriqués en se basant sur des empilements GMR dédiés et à l’état de l’art. L’implémentation des pointes GMR fabriquées sur un dispositif de microscopie à force atomique (AFM) ont permis de tester leur efficacité et leur fiabilité, posant ainsi les bases d’une méthode innovante d’imagerie magnétique locale, basée sur la mesure de susceptibilité magnétique.

New technology needs huge storage capacity together with high speed and low-cost transport of information. Current devices meeting their limits, research on new storage solutions is needed.One of them, proposed a few years ago, consists in using magnetic domain walls. Aligning them in nanowires and using the thickness of the layers could enable the realization of a tridimensional recording device and then improve the storage capacity.A new object more robust and less sensitive to perturbations has been discovered since. Skyrmion is now widely studied. It has been experimentally observed in two kinds of systems. The first one is helimagnet, with non centrosymmetric crystal structure. FeGe is one of them, with the highest critical temperature observed yet. Skyrmion has been observed as well at the interface between a heavy metal with strong spin-orbit coupling and a ferromagnet. In particular, multilayers with non-symmetric interfaces are very promising systems for manipulation of skyrmions at room temperature.Nevertheless, the elaboration of systems for industrial devices and reliable detection of skyrmions is still challenging. These two problematics are explored in this thesis, applied to two different systems. A protocol to grow helimagnetic FeGe thin films was first established, thanks to structural characterization mainly based on X-ray diffraction. Growth of multilayers with non symmetrical interfaces [heavy metal 1/ferromagnet/heavy metal 2]n was studied as well. These systems were then magnetically characterized, using numerous techniques such as magnetic imaging, magneto transport measurements and magnetic spectroscopy., Les nouvelles technologies numériques sont très avides en capacité de stockage, ainsi qu’en efficacité (rapidité et bas coût énergétique) de transport d’information. Les dispositifs d’aujourd’hui atteignant leurs limites, la recherche de nouvelles solutions de stockage est primordiale.L’utilisation de parois magnétiques comme brique élémentaire au codage de l’information a été proposée il y a quelques années, dans l’optique de réaliser un enregistrement tridimensionnel et ainsi d’augmenter considérablement les capacités de stockage.Depuis, un nouvel objet magnétique plus robuste et moins sensible aux perturbations extérieures a été découvert : le skyrmion. Il est récemment devenu un sujet d’étude très actif et a été observé expérimentalement dans deux types de systèmes. Le premier est basé sur les matériaux hélimagnétiques, dont la structure cristalline est non centrosymétrique. Le FeGe est l’un d’eux, avec la température de transition magnétique observée la plus élevée. Le skyrmion a également été observé à l’interface entre un métal lourd à fort couplage spin-orbite et un matériau ferromagnétique. En particulier, les systèmes de multicouches à interfaces non symétriques ont montré leur fort potentiel pour la manipulation de skyrmions à température ambiante.Les deux principales difficultés rencontrées aujourd’hui sont la réalisation de systèmes avec des techniques d’élaboration intégrables à des dispositifs industriels, ainsi que la détection fiable de la présence de skyrmions. Cette thèse est donc séparée en deux problématiques, appliquées aux deux types de systèmes. Un protocole de croissance de couches minces de FeGe hélimagnétique par pulvérisation cathodique a été développé en s’appuyant principalement sur des caractérisations structurales par diffraction de rayons X. L’élaboration de multicouches à interfaces non symétriques du type [métal lourd 1/matériau ferromagnétique/métal lourd 2]n a également été étudiée. Ces deux systèmes ont ensuite été caractérisés magnétiquement par diverses techniques basées sur de l’imagerie magnétique, des mesures de magnéto-transport et de la spectroscopie magnétique.

The nitrogen-vacancy color center of diamond, called NV center, is an atom like system trapped in a solid lattice. Its spin properties, kept at room temperature, allow the detection of magnetic resonances by purely optical means. The work described in this thesis is focused on the use of NV centers’ ensembles targeting both scientific and industrial issues. We realized a photoluminescence microscope that exploits the properties of a nanoscale layer of NV centers. The spatial resolution of the resulting image is around 500 nm and the fluctuations of the signal is limited by the shot-noise. When the NV centers are submitted to a microwave signal witch frequency is known, the cartography of the three spatial components of the magnetic field, the one produced by a conductor carrying a current for example, can be determined at the microscopic scale. The sensitivity associated to an integration surface on the NV center layer of 1 µm² is in the order of the microtesla per square root of hertz. Our imaging device also leads to the spectral analysis of a microwave signal. When the NV centers are submitted to a known magnetic field gradient, the spectral information is transformed into spatial information. Preliminary results show the simultaneous analysis of a 700 MHz frequency band associated to a resolution of 7 MHz and a refresh rate of 4 ms. These works illustrate promising perspectives for the NV center of diamond, especially for the control of electronic circuits and the real time analysis of a whole microwave spectrum.; Le centre coloré azote-lacune du diamant, appelé centre NV, est comparable à un atome piégé à l’état solide. Ses propriétés de spin, conservées à température ambiante, permettent la détection de résonances magnétiques par voie purement optique. Le travail décrit dans cette thèse est centré sur l’utilisation d’ensembles de centres NV pour répondre à des problématiques à la fois scientifiques et industrielles. Nous avons réalisé un microscope de photoluminescence permettant d’exploiter les propriétés d’une couche nanométrique de centres NV. Les images obtenues ont une résolution spatiale de 500 nm et les fluctuations du signal sont limitées par le bruit de photons. En soumettant les centres NV à un signal hyperfréquence connu, nous pouvons reconstituer la cartographie à l’échelle microscopique des trois composantes d’espace d’un champ magnétique : par exemple, celui produit par un conducteur parcouru par un courant. La sensibilité associée à une surface d’intégration de 1 µm² de la couche de centres NV est de l’ordre du microtesla par racine de hertz. Notre dispositif d’imagerie permet également d’analyser le spectre d’un signal hyperfréquence. En soumettant les centres NV à un gradient de champ magnétique connu, l’information spectrale est transformée en information spatiale. Des résultats préliminaires montrent l’analyse simultanée d’une bande de fréquences de 700 MHz associée à une résolution de 7 MHz et à un taux de rafraîchissement de 4 ms. Ces travaux illustrent les perspectives prometteuses du centre NV du diamant, notamment pour le contrôle de circuits électroniques et l’analyse en temps réel de spectres hyperfréquences pris dans leur ensemble.

During this thesis work, we studied by ballistic electron magnetic microscopy (BEMM) the hot electron magnetotransport properties of epitaxial Fe/Au/Fe/GaAs(001) heterostructures. In these experiments, hot electrons are injected from an STM tip through the metallic base. The measurement of the ballistic electron current collected at the back of the substrate under magnetic field gives access to the local magnetoconductance properties of the sample. The first part of this work consists in the study of a planar heterostructures. BEMM measurements on epitaxial Fe/Au/Fe/GaAs(001) samples demonstrate hot electron magnetocurrent as high as 500% at room temperature. This high magnetocurrent value is observed to be almost independent of the Fe layers thickness, and thus can not be explained by the spin asymmetry of the electron attenuation length in the iron layers. In this epitaxial heterostructure, the hot electron beam is mainly spin-polarized at the interfaces due to band structure effects. In the metallic thin films, electrons propagate as Bloch states. The electron wave function transmission at the interfaces should satisfy two selection rules: the transverse momentum (k║) of the electron wave vector and the symmetry of the electron wave function should be conserved. Above the Schottky barrier height, hot-electrons are collected in the Г valley of GaAs selecting thus only electrons with a transverse momentum (k║) close to zero. Among these k|| ≈ 0 states, conservation of the electron wave-function symmetry at the Fe/Au epitaxial interfaces additionally selects electrons with the Δ1 symmetry. These Δ1 states are fully spin-polarized and are responsible for the observed high magnetocurrent in these heterostructures. This analysis is experimentally confirmed by the observation of a correlation between the magnetocurrent value and the semiconductor effective mass. By increasing the semiconductor effective mass, we open the collimator which filters the electronic states around k║=0 and the magnetocurrent value decreases. To take advantage of the lateral resolution of the microscope and of its high sensitivity to magnetism, the second part of this work was devoted to the study of sub-micrometric iron structures prepared under UHV by evaporation through a nanostencil. In these structures, the modulation of the collected current by the local magnetic domain structure in the Fe dots allows magnetic imaging with a high spatial resolution. The experimental magnetocontrasts observed on these sub-micrometric Fe dots are in excellent agreement with BEMM current maps calculated from micromagnetic simulation results. This opens the way to a quantitative magnetic microscopy with high contrast and nanometric lateral resolution., Au cours de ces travaux de thèse, nous avons étudié par microscopie magnétique à émission d'électrons balistiques (BEMM) les propriétés de magnétotransport d'électrons chauds de la vanne de spin Fe/Au/Fe épitaxiée sur GaAs(001). Dans ces expériences, la pointe d'un microscope à effet tunnel (STM) injecte localement un courant d'électrons chauds à la surface de la vanne de spin. La mesure sous champ magnétique du courant d'électrons balistiques collecté à l'arrière de l'échantillon donne accès aux propriétés locales de magnétoconductance de l'échantillon. Nous avons dans un premier temps étudié les propriétés de magnétotransport de vannes de spin planaires. Les mesures BEMM démontrent un magnétocourant d'électrons chauds pouvant atteindre 500 % à température ambiante. Ces forts effets de magnétoconductance ne sont que très faiblement dépendants des épaisseurs des électrodes de fer et ne peuvent donc être dus à l'asymétrie en spin de la longueur d'atténuation des électrons chauds dans les couches de fer. Dans cette structure épitaxiée, la polarisation en spin du faisceau d'électrons chauds s'acquiert principalement aux interfaces via des effets de structure électronique. L'électron traversant les couches minces métalliques se propage comme un état de Bloch. Sa transmission aux différentes interfaces se fait en conservant d'une part la composante transverse k║ du vecteur d'onde électronique, et d'autre part, la symétrie de la fonction d'onde. Au-dessus de la barrière Schottky, les électrons chauds sont collectés dans la vallée Г du GaAs se projetant à l'interface dans la direction k║=0. Dans cette direction k║=0, la conservation de la symétrie de la fonction d'onde à l'interface Fe/Au conduit au filtrage des états de Bloch de symétrie Δ1 du fer. Ces états de symétrie Δ1, totalement polarisés en spin, sont responsables des forts magnétocourants d'électrons chauds observés. Cette analyse est confirmée expérimentalement par l'observation d'une corrélation entre amplitude du magnétocourant et masse effective du substrat semiconducteur. En augmentant la masse effective du semiconducteur, on ouvre le collimateur filtrant le courant d'électrons chauds autour de la direction k║=0, et le magnétocourant diminue sans modifier la vanne de spin. Dans un second temps, tirant partie de la résolution latérale du microscope et de sa sensibilité au magnétisme, des microstructures de fer préparées sous ultra-vide par évaporation à travers un masque (méthode du nanostencil) ont été étudiées. Dans ces structures, la modulation du courant collecté par la structure locale en domaines magnétiques a permis la réalisation d'images magnétiques avec une haute résolution spatiale. Les contrastes observés sur ces microstructures sont en excellent accord avec les images BEMM calculées à partir de simulations micromagnétiques ouvrant la voie à une microscopie magnétique quantitative à forte sensibilité et résolution latérale nanométrique.

During this thesis work, we studied by ballistic electron magnetic microscopy (BEMM) the hot electron magnetotransport properties of epitaxial Fe/Au/Fe/GaAs(001) heterostructures. In these experiments, hot electrons are injected from an STM tip through the metallic base. The measurement of the ballistic electron current collected at the back of the substrate under magnetic field gives access to the local magnetoconductance properties of the sample. The first part of this work consists in the study of a planar heterostructures. BEMM measurements on epitaxial Fe/Au/Fe/GaAs(001) samples demonstrate hot electron magnetocurrent as high as 500% at room temperature. This high magnetocurrent value is observed to be almost independent of the Fe layers thickness, and thus can not be explained by the spin asymmetry of the electron attenuation length in the iron layers. In this epitaxial heterostructure, the hot electron beam is mainly spin-polarized at the interfaces due to band structure effects. In the metallic thin films, electrons propagate as Bloch states. The electron wave function transmission at the interfaces should satisfy two selection rules: the transverse momentum (k║) of the electron wave vector and the symmetry of the electron wave function should be conserved. Above the Schottky barrier height, hot-electrons are collected in the Г valley of GaAs selecting thus only electrons with a transverse momentum (k║) close to zero. Among these k|| ≈ 0 states, conservation of the electron wave-function symmetry at the Fe/Au epitaxial interfaces additionally selects electrons with the Δ1 symmetry. These Δ1 states are fully spin-polarized and are responsible for the observed high magnetocurrent in these heterostructures. This analysis is experimentally confirmed by the observation of a correlation between the magnetocurrent value and the semiconductor effective mass. By increasing the semiconductor effective mass, we open the collimator which filters the electronic states around k║=0 and the magnetocurrent value decreases. To take advantage of the lateral resolution of the microscope and of its high sensitivity to magnetism, the second part of this work was devoted to the study of sub-micrometric iron structures prepared under UHV by evaporation through a nanostencil. In these structures, the modulation of the collected current by the local magnetic domain structure in the Fe dots allows magnetic imaging with a high spatial resolution. The experimental magnetocontrasts observed on these sub-micrometric Fe dots are in excellent agreement with BEMM current maps calculated from micromagnetic simulation results. This opens the way to a quantitative magnetic microscopy with high contrast and nanometric lateral resolution., Au cours de ces travaux de thèse, nous avons étudié par microscopie magnétique à émission d’électrons balistiques (BEMM) les propriétés de magnétotransport d’électrons chauds de la vanne de spin Fe/Au/Fe épitaxiée sur GaAs(001). Dans ces expériences, la pointe d’un microscope à effet tunnel (STM) injecte localement un courant d’électrons chauds à la surface de la vanne de spin. La mesure sous champ magnétique du courant d’électrons balistiques collecté à l’arrière de l’échantillon donne accès aux propriétés locales de magnétoconductance de l’échantillon. Nous avons dans un premier temps étudié les propriétés de magnétotransport de vannes de spin planaires. Les mesures BEMM démontrent un magnétocourant d’électrons chauds pouvant atteindre 500 % à température ambiante. Ces forts effets de magnétoconductance ne sont que très faiblement dépendants des épaisseurs des électrodes de fer et ne peuvent donc être dus à l’asymétrie en spin de la longueur d’atténuation des électrons chauds dans les couches de fer. Dans cette structure épitaxiée, la polarisation en spin du faisceau d’électrons chauds s’acquiert principalement aux interfaces via des effets de structure électronique. L’électron traversant les couches minces métalliques se propage comme un état de Bloch. Sa transmission aux différentes interfaces se fait en conservant d’une part la composante transverse k║ du vecteur d’onde électronique, et d’autre part, la symétrie de la fonction d’onde. Au-dessus de la barrière Schottky, les électrons chauds sont collectés dans la vallée Г du GaAs se projetant à l’interface dans la direction k║=0. Dans cette direction k║=0, la conservation de la symétrie de la fonction d’onde à l’interface Fe/Au conduit au filtrage des états de Bloch de symétrie Δ1 du fer. Ces états de symétrie Δ1, totalement polarisés en spin, sont responsables des forts magnétocourants d’électrons chauds observés. Cette analyse est confirmée expérimentalement par l’observation d’une corrélation entre amplitude du magnétocourant et masse effective du substrat semiconducteur. En augmentant la masse effective du semiconducteur, on ouvre le collimateur filtrant le courant d’électrons chauds autour de la direction k║=0, et le magnétocourant diminue sans modifier la vanne de spin. Dans un second temps, tirant partie de la résolution latérale du microscope et de sa sensibilité au magnétisme, des microstructures de fer préparées sous ultra-vide par évaporation à travers un masque (méthode du nanostencil) ont été étudiées. Dans ces structures, la modulation du courant collecté par la structure locale en domaines magnétiques a permis la réalisation d’images magnétiques avec une haute résolution spatiale. Les contrastes observés sur ces microstructures sont en excellent accord avec les images BEMM calculées à partir de simulations micromagnétiques ouvrant la voie à une microscopie magnétique quantitative à forte sensibilité et résolution latérale nanométrique.

This work deals with the implementation and development of Lorentz Microscopy (LTEM) for perpendicular magnetic anisotropy thin foils (FePd) and magnetic flux closure nanostructures (self-assembled Fe and Co dots). An exhaustive overview of magnetic imaging in a Transmission Electron Microscope (TEM) among its different modes is given with a comparison to other magnetic imaging techniques. A method for implementation of LTEM in a conventionnal TEM is also described as all the modes of magnetic imaging in a TEM are compared one to another by mean of simulated images. LTEM enables a locale (nanometer scale) and quantitative observation of magnetic induction in and out of the samples. At the same times it is possible to perform in-situ experiment as applying magnetic field to observe micromagnetic configuration evolution. FePd alloys are thus fully characterized with respect to different geometry of the samples with use of Differential Phase Contrast, Transport of Intensity Equation solving and Electron Holography. In-situ studies give quantitative information on the films behaviour under applied field by means of Vertical Bloch Lines motion. Study of Fe and Co nanostructures show how it is possible to control different magnetic degrees of freedom in such magnetic flux-closure configurations. A major point is the control of transition between different micromagnetic objects (vortices, symetric and asymetric domain walls) performed with the use of an external magnetic field.; Ce travail porte sur l'étude, l'implémentation et le développement de la Microscopie de Lorentz, appliquée à l'observation de films minces magnétiques à anisotropie perpendiculaire (Fer-Palladium) et aux nanostructures auto-assemblées (Fer et Cobalt) à fermeture de flux. Une présentation exhaustive de tous les différents modes de l'imagerie magnétique dans un Microscope Electronique en Transmission (MET) est réalisée en comparaison avec d'autres techniques de caractérisation magnétique par l'image. Il est notamment présenté ici comment cette microscopie peut être implémentée sur un microscope conventionnel et les divers modes de celle-ci sont comparés par la simulation. La Microscopie de Lorentz permet une analyse à la fois locale et quantitative de la distribution de l'induction magnétique dans et autour des matériaux. Dans le même temps, il est possible d'effectuer des études sous l'application d'un champ magnétique pour déterminer l'évolution de la configuration micromagnétique de la matière. Les alliages Fer-Palladium sont ainsi entièrement caractérisés sous différentes géométries par les méthodes de Differential Phase Contrast, résolution de l'équation de Transport d'Intensité et Holographie électronique. L'étude in-situ permet notamment de caractériser et de suivre des défauts magnétiques : les lignes de Bloch verticales. L'étude de nanostructures (plots de Cobalt et plots de Fer) permet quant à elle de de manipuler les différents degrés de libertés magnétiques de systèmes 3D nanostructurés. Il est notamment proposé d'observer des phénomènes de transition entre divers objets du micromagnétisme (vortex, parois de domaines symétriques et asymétriques) ainsi qu'une sélection des degrés de liberté du système par l'application d'un champ.\\

This work deals with the implementation and development of Lorentz Microscopy (LTEM) for perpendicular magnetic anisotropy thin foils (FePd) and magnetic flux closure nanostructures (self-assembled Fe and Co dots). An exhaustive overview of magnetic imaging in a Transmission Electron Microscope (TEM) among its different modes is given with a comparison to other magnetic imaging techniques. A method for implementation of LTEM in a conventionnal TEM is also described as all the modes of magnetic imaging in a TEM are compared one to another by mean of simulated images. LTEM enables a locale (nanometer scale) and quantitative observation of magnetic induction in and out of the samples. At the same times it is possible to perform in-situ experiment as applying magnetic field to observe micromagnetic configuration evolution. FePd alloys are thus fully characterized with respect to different geometry of the samples with use of Differential Phase Contrast, Transport of Intensity Equation solving and Electron Holography. In-situ studies give quantitative information on the films behaviour under applied field by means of Vertical Bloch Lines motion. Study of Fe and Co nanostructures show how it is possible to control different magnetic degrees of freedom in such magnetic flux-closure configurations. A major point is the control of transition between different micromagnetic objects (vortices, symetric and asymetric domain walls) performed with the use of an external magnetic field.; Ce travail porte sur l'étude, l'implémentation et le développement de la Microscopie de Lorentz, appliquée à l'observation de films minces magnétiques à anisotropie perpendiculaire (Fer-Palladium) et aux nanostructures auto-assemblées (Fer et Cobalt) à fermeture de flux. Une présentation exhaustive de tous les différents modes de l'imagerie magnétique dans un Microscope Electronique en Transmission (MET) est réalisée en comparaison avec d'autres techniques de caractérisation magnétique par l'image. Il est notamment présenté ici comment cette microscopie peut être implémentée sur un microscope conventionnel et les divers modes de celle-ci sont comparés par la simulation. La Microscopie de Lorentz permet une analyse à la fois locale et quantitative de la distribution de l'induction magnétique dans et autour des matériaux. Dans le même temps, il est possible d'effectuer des études sous l'application d'un champ magnétique pour déterminer l'évolution de la configuration micromagnétique de la matière. Les alliages Fer-Palladium sont ainsi entièrement caractérisés sous différentes géométries par les méthodes de Differential Phase Contrast, résolution de l'équation de Transport d'Intensité et Holographie électronique. L'étude in-situ permet notamment de caractériser et de suivre des défauts magnétiques : les lignes de Bloch verticales. L'étude de nanostructures (plots de Cobalt et plots de Fer) permet quant à elle de de manipuler les différents degrés de libertés magnétiques de systèmes 3D nanostructurés. Il est notamment proposé d'observer des phénomènes de transition entre divers objets du micromagnétisme (vortex, parois de domaines symétriques et asymétriques) ainsi qu'une sélection des degrés de liberté du système par l'application d'un champ.\\

In this thesis I present the results I obtained on the magnetic properties and magnetisation dynamics of magnetic thin films coupled across a non ferromagnetic or an antiferromagnetic layer. We used X-ray absorption spectroscopy (XMCD) as well as Kerr effect and Kerr microscopy in pump-probe mode. The time-resolved XMCD measurements exploit the time-structure of synchrotron radiation to get access to magnetisation dynamics with element selectivity. A recent extension of this technique is time-resolved PEEM microscopy. These techniques have been used to study magnetisation dynamics in spin valve systems where the magnetostatic coupling influences the reversal mode. In Pt/Co multilayers coupled with an AF layer the magnetic domain structure is strongly influenced by the F/AF interaction.; Dans cette thèse je présente les résultats de mes études sur le magnétisme et la dynamique de l'aimantation de systèmes en couches minces couplées soit à travers une couche non ferromagnetique, soit une couche antiferromagnetique. Il s'agit de systèmes qui s'insèrent dans le contexte de l'enregistrement magnétique. Les techniques étudiées sont la spectroscopie d'absorption X (XMCD et XMCD résolu en temps) et l'effet magnéto-optique Kerr et la microscopie Kerr en mode pompe sonde. Les mesures XMCD résolues en temps exploitent la structure temporelle du rayonnement synchrotron pour avoir accès à la dynamique de l'aimantation avec sélectivité chimique. Une extension récente de cette technique est la microscopie PEEM résolue en temps. Ces outils ont été utilisés pour étudier la dynamique de l'aimantation des couches magnétiques de vannes de spin où le couplage magnétostatique entre couches influence le mode de renversement. Dans des multicouches Pt/Co couplées par échange avec une couche AF nous avons montré que le retournement de l'aimantation est fortement influencé par l'interaction F/AF.

In this document, I use some results of my research activities of the last ten years to show the power of x-ray magnetic dichroism for determining magnetic properties of thin layers, multilayers and nanostructures. The use of sum rules for x-ray dichroism allows a quantitative determination of the spin and orbital contributions to the magnetic moment, for each element of a heterogeneous material separately.Used in a qualitative way, x-ray dichroism allows monitoring the magnetization of the different layers in a multilayer as a function of applied field. In combination with the temporal structure of synchrotron radiation, it is possible to study fast magnetization reversal with element selectivity, which is important for devices like spin valves and magnetic tunnel junctions. Adding the spatial resolution of a photoelectron emission microscope (PEEM), it becomes possible to study all the details of the fast magnetization reversal in complex magnetic systems., Dans ce document, j'utilise des résultats de ma recherche des dix dernières années pour montrer que le dichroïsme magnétique des rayons x est une technique puissante pour déterminer les propriétés magnétiques des couches minces, multicouches et nanostructures magnétiques. L'utilisation de règles de somme pour le dichroïsme permet de déterminer quantitativement les contributions orbitale et de spin au moment magnétique, et ceci séparément pour chaque élément dans un matériau hétérogène.Utilisé de façon qualitative, le dichroïsme permet de suivre l'aimantation de différentes couches d'une multicouche en fonction du champ appliqué. En combinaison avec la structure temporelle du rayonnement synchrotron, il est possible d'étudier le renversement rapide de l'aimantation avec sélectivité chimique, ce qui est important pour les dispositifs comme les vannes de spin et les jonctions tunnel magnétiques. En ajoutant la résolution spatiale d'un microscope électronique comme le PEEM, il devient possible d'étudier tous les détails du renversement rapide dans les systèmes magnétiques complexes.

In this document, I use some results of my research activities of the last ten years to show the power of x-ray magnetic dichroism for determining magnetic properties of thin layers, multilayers and nanostructures. The use of sum rules for x-ray dichroism allows a quantitative determination of the spin and orbital contributions to the magnetic moment, for each element of a heterogeneous material separately.Used in a qualitative way, x-ray dichroism allows monitoring the magnetization of the different layers in a multilayer as a function of applied field. In combination with the temporal structure of synchrotron radiation, it is possible to study fast magnetization reversal with element selectivity, which is important for devices like spin valves and magnetic tunnel junctions. Adding the spatial resolution of a photoelectron emission microscope (PEEM), it becomes possible to study all the details of the fast magnetization reversal in complex magnetic systems.; Dans ce document, j'utilise des résultats de ma recherche des dix dernières années pour montrer que le dichroïsme magnétique des rayons x est une technique puissante pour déterminer les propriétés magnétiques des couches minces, multicouches et nanostructures magnétiques. L'utilisation de règles de somme pour le dichroïsme permet de déterminer quantitativement les contributions orbitale et de spin au moment magnétique, et ceci séparément pour chaque élément dans un matériau hétérogène.Utilisé de façon qualitative, le dichroïsme permet de suivre l'aimantation de différentes couches d'une multicouche en fonction du champ appliqué. En combinaison avec la structure temporelle du rayonnement synchrotron, il est possible d'étudier le renversement rapide de l'aimantation avec sélectivité chimique, ce qui est important pour les dispositifs comme les vannes de spin et les jonctions tunnel magnétiques. En ajoutant la résolution spatiale d'un microscope électronique comme le PEEM, il devient possible d'étudier tous les détails du renversement rapide dans les systèmes magnétiques complexes.

This manuscript presents my research activity since my PhD thesis defended in 1993. I mainly worked on two types of oxides: YBCO et LSMO. I always kept in mind the development of devices as a whole, i.e. from the thin film to the device characterization. One part of my work has been devoted to the study of structural, electrical or magnetic properties of the thin films in order to optimize deposition conditions. Both YBCO and LSMO oxides present a perovskite structure and require similar deposition conditions (700 - 750 °c in O2 pressure) . I used three deposition methods: pulsed laser deposition, on axis high pressure sputtering and RF off axis sputtering., Ce mémoire décrit mes travaux de recherche depuis le début de ma thèse de doctorat enoctobre 1993. J'ai principalement travaillé sur deux types d'oxydes: YBCO et LSMO. J'ai toujourscherché à aborder le développement des microdispositifs dans leur ensemble, c'est à dire de lacouche mince à la caractérisation du composant. Une partie de mon travail a concerné l'étude despropriétés structurales, électriques ou magnétiques des couches minces afin d'optimiser et stabiliserles conditions de dépôts optimales. Les deux oxydes YBCO et LSMO présentent une structure detype pérowskite et nécessitent des conditions de dépôts similaires (température de l'ordre de 700-750 °C dans une atmosphère oxygénée). J'ai utilisé trois méthodes de dépôt différentes: l'ablationlaser pulsée, la pulvérisation cathodique DC on axis sous haute pression et la pulvérisationcathodique RF off axis.

This manuscript presents my research activity since my PhD thesis defended in 1993. I mainly worked on two types of oxides: YBCO et LSMO. I always kept in mind the development of devices as a whole, i.e. from the thin film to the device characterization. One part of my work has been devoted to the study of structural, electrical or magnetic properties of the thin films in order to optimize deposition conditions. Both YBCO and LSMO oxides present a perovskite structure and require similar deposition conditions (700 - 750 °c in O2 pressure) . I used three deposition methods: pulsed laser deposition, on axis high pressure sputtering and RF off axis sputtering.; Ce mémoire décrit mes travaux de recherche depuis le début de ma thèse de doctorat enoctobre 1993. J'ai principalement travaillé sur deux types d'oxydes: YBCO et LSMO. J'ai toujourscherché à aborder le développement des microdispositifs dans leur ensemble, c'est à dire de lacouche mince à la caractérisation du composant. Une partie de mon travail a concerné l'étude despropriétés structurales, électriques ou magnétiques des couches minces afin d'optimiser et stabiliserles conditions de dépôts optimales. Les deux oxydes YBCO et LSMO présentent une structure detype pérowskite et nécessitent des conditions de dépôts similaires (température de l'ordre de 700-750 °C dans une atmosphère oxygénée). J'ai utilisé trois méthodes de dépôt différentes: l'ablationlaser pulsée, la pulvérisation cathodique DC on axis sous haute pression et la pulvérisationcathodique RF off axis.