Development of magnetic sensors based on "magnonic" devices

Dans un matériau ferromagnétique soumis à un fort champ magnétique, l'onde de spin décrit la propagation du déphasage des spin précessant à la même fréquence au cours du temps. Ce travail de thèse présente le développement d'un capteur magnétique, en exploitant les variations dans la propagation de l'onde de spin. Ces dernières années, le sujet de la magnonique connaît un réel intérêt dans le domaine de l’instrumentation et de la transmission de données. Bien que plusieurs études ont montré un fort potentiel de la magnonique à la création d'un capteur de champ magnétique, peu d'études se sont intéressées à la réalisation du dit capteur et se limitent à la mesure des paramètres S. Ce travail de thèse présente une étude détaillée de la mise en œuvre de tels dispositifs dans un capteur de champ magnétique. Sur la base de modèles théoriques, la compréhension du phénomène a permis d'optimiser l'élément sensible. À l'aide des mesures de caractérisations (paramètres S) réalisées au VNA, des sensibilités en champ ont ainsi pu être estimées. La cohérence des mesures entre les paramètres S et les mesures réalisées sur le capteur a permis de valider la chaîne de mesure mise en œuvre. Le capteur reposant principalement sur une démodulation en quadrature de type I/Q a permis d'observer les variations du signal en fonction du champ magnétique. Cette première mise en œuvre de matériau YIG montre une sensibilité d'environ 100\,\mathrm{pT\sqrt{Hz}}.In a ferromagnetic material exposed to a strong magnetic field, the spin wave describes the propagation of the phase shift of precessing spins at the same frequency over the time. This thesis describes the development of a magnetic sensor, using the variations in the propagation of the spin wave. In recent years, the subject of magnonics has been of great interest in the field of instrumentation and data transmission. Although, several studies have shown a strong potential of magnonics for the design of a magnetic field sensor, few studies have been interested in the realization of such sensors and are limited to the measurement of scattering parameters. This thesis presents a detailed study of the implementation of magnonics devices in a magnetic field sensor. On the basis of theoretical models, the understanding of the phenomenon has allowed to optimize the sensitive element. With the help of characterization measurements (Sparameters) carried out with the VNA, field sensitivities could be estimated. The consistency of the measurements between the S parameters and the measurements made on the sensor has validated the measurement chain implemented. The sensor based mainly on a quadrature I / Q demodulation to monitor the variations of the signal as a function of the magnetic field. This first implementation of YIG material, shows a sensitivity of about 100\,\mathrm{pT\sqrt{Hz}}