Application of the grazing angle polarized neutron reflectometry to study the magnetism in thin films and stratified media

Résumé
Du point de vue optique et compte tenu de l'interaction des neutrons froids avec les électrons non-appariés, les matériaux magnétiques possèdent un indice de réfraction dépendant de l'état de spin des neutrons n⁺ [spin Up] and n^- [spin Down]. Les milieux magnétiques tels que Fe, Co et Ni réagissent comme les cristaux biréfringents uniaxiaux en optique ordinaire. n⁺ et n^- sont l'équivalent des indices ordinaire et extraordinaire respectivement. La réflexion spéculaire des neutrons polarisés qui est due à la discontinuité de l'induction magnétique à la surface du matériau ferromagnétique est un outil trés sensible au magnétisme de surface et d'interface. Dans un premier temps, nous donnerons les relations de base décrivant l'optique de neutrons polarisés. Dans une seconde étape, des exemples récents sur le magnétisme de surface et d'interface dans les films minces et multicouches tels que le couplage magnétique et la mesure de profondeur de pénétration dans les supraconducteurs, seront donnés afin d'illustrer la puissance de cette technique.

Abstract
From optical point of view and due to the magnetic interaction of the cold neutrons with the unpaired electron shell, magnetic materials have a neutron spin-dependent refractive index n⁺ [spin up] and n^- [spin down]. Magnetic media such as Fe, Co and Ni react like birefringent uniaxial crystals in ordinary optics. n⁺ and n^- are the equivalent of the ordinary and extraordinary refractive indices. The specular reflection of spin polarized neutrons which is due to the discontinuity of the magnetic induction at the surface of the ferromagnet is a sensitive probe of surface and interface magnetism. We shall first give the background of the art of polarized neutron optics. Secondly, some recent examples from surface and interface magnetism will be given to illustrate the power of this technique such as the magnetic coupling in thin films and multilayers and flux penetration in superconductors.