Les oxydes de basse dimensionnalité présentent un intérêt scientifique croissant de par leurs propriétés magnétiques étonnantes : transition métamagnétique, aimantation en plateau…. Outre la compréhension de la nature de ces phénomènes, l’intérêt qui émerge concerne les propriétés indirectement associées à l’aimantation particulière de ces systèmes qui peuvent s’inscrire dans le champ de la « spintronique » ou du stockage. Nos travaux, en amont, concernent la synthèse et l’étude de nouveaux composés, essentiellement des oxydes de basses dimensions, qui amènent un regard nouveau sur le contexte de ce magnétisme particulier. L’objectif de cette thèse a donc été de préparer et de caractériser de nouveaux composés inédits, mais également de résoudre les relations structure-propriétés parfois complexes. Les résultats obtenus via un travail de synthèse réfléchi, ont permis d’identifier des systèmes chimiques favorables à la réalisation de matériaux de basse dimensionnalité magnétique. Plusieurs phases inédites aux propriétés remarquables ont pu être identifiées. Il est clair que l’ensemble des comportements observés, 2D-Ising-FM, SCM, plateaux d’aimantation, extrusion réversible, sont tous relativement originaux et nous ont conduit à des avancées importante dans la compréhension du magnétisme de sous-unités en faible interaction. / Low-dimensional oxides with disconnected magnetic units are of increasing interest due the peculiar properties and the versatile interplay between individual magnetic moments into an external magnetic field: metamagnetic transition, magnetization steps…. In addition to understanding these phenomena, the importance of this type of compounds is also emerging properties indirectly related to the specific magnetization of these systems that can be part of the field of "spintronic". Our work, upstream, is the synthesis and study of new compounds, mainly low dimensional oxides, which bring a new vision on such properties, due to their particular magnetic behaviors. The aim of this thesis was therefore to prepare and characterize novel compounds, but also to solve the structure-properties relationship. The results obtained through a work of reflected synthesis, have identified chemical systems favorable to the realization of low-dimensional magnetic materials. Several new phases with specific properties have been identified. It is clear that all the observed behaviors: 2D Ising-FM, SCM, magnetization step, reversible extrusion are relatively original and have led to important advances in the understanding of magnetism of weakly interacting subunits.

Ce travail s'inscrit dans le cadre des études du transfert de spin mesuré sur un domaine ferromagnétique unique. Le monodomaine ferromagnétique est un nanofil unique de Ni ou de Co électrodéposé dans une matrice nanoporeuse. Cette étude cherche à mettre en évidence les propriétés de relaxation des spins des électrons de conduction à l'interface entre le domaine ferromagnétique et le contact normal, en termes d'interaction entre les spins des électrons de conduction et le paramètre d'ordre ferromagnétique. Il s'agit en dernière analyse de mettre en évidence un effet de transfert de spin de type diffusif qui serait une conséquence de cette relaxation. Dans une première approche, une accumulation de spin anisotrope, mettant en jeu l'interaction $s-d$ (ou interaction spin-orbite) est étudiée par le biais du pouvoir thermoélectrique TEP. Un effet TEP dépendant du spin est en effet mis en évidence, qui est restreint à l'interface et qui est anisotrope. Cette contribution est interprétée comme étant l'effet de l'accumulation de spin produit par une relaxation $s-d$. Dans un deuxième temps, l'effet de transfert de spin est étudié par le biais de la susceptibilité thermique de la magnétorésistance d'anisotropie $dR/dT$. On montre que la susceptibilité est due à la susceptibilité de l'aimantation $dM/dT$. Les fluctuations de l'aimantation générées par l'injection de courant fort sont mesurées en termes de variation d'entropie. Une variation de $60\%$ est mesurée pour un courant de l'ordre de $10^{7} A/cm^{2}$. Ces résultats confortent une approche diffusive du transfert de spin.

Par delà ses applications largement distribuées pour le stockage de l’information binaire, la spintronique vise le traitement Booléen de l’information. Des dispositifs de logique de spin (spin-FETs et portes logiques de spin) sont envisagés en se basant sur la propagation et la manipulation de porteurs polarisés en spin injectés dans un canal latéral depuis un contact magnétique. En dépit de deux décennies de recherche active, l’efficacité des dispositifs (notamment en termes de longueur de propagation du spin et d’amplitude du signal de spin) est toujours limitée quand le canal latéral est un métal ou un semi-conducteur conventionnel : la mise en évidence d’un medium adapté est nécessaire.Le transport dépendant du spin dans le graphène a été étudié dans le cadre de cette thèse. Dans un premier temps, l'impact et la structure de barrières tunnel de haute qualité déposées sur le graphène, nécessaires pour l'injection efficace de l'information de spin, ont été étudiés. A partir de ces résultats, des dispositifs complets d'injection, transport et détection de spin basés sur un feuillet de graphène épitaxié ainsi que sur une bicouche de graphène exfoliée ont alors été construits. Enfin, des mesures de transport du spin dans ces dispositifs ont été effectuées, puis analysées via les modèles classiques de drift/diffusion. Les forts signaux obtenus (gamme du MΩ), en validant l'existence d'un support capable de transporter le spin avec une très forte efficacité sur des distances macroscopiques (jusqu’à 200 µm), ouvrent la voie à une implémentation des concepts de traitement de l'information de spin. / Beyond its widely distributed applications for binary data storage, spintronics aims Boolean information processing. Spin logic devices (spin-FETs and spin logic gates) are envisioned through the propagation and the manipulation of a spin-polarized carriers injected into a lateral channel from a magnetic contact. In spite of two decades of active research, the devices efficiency (in particular in terms of spin propagation length and spin signal amplitude) is still limited when the lateral channel is made of conventional metals or semiconductors: a suitable host still lacks. Spin-dependant transport in graphene is investigated in this thesis. At first, the impact of the growth and on the structure of high quality tunnel barriers deposited on graphene, required to obtain an efficient injection of the spin information, has been studied. From these results, complete devices for spins injection, transport and detection based on an epitaxial graphene sheet and also on an exfoliated bilayer graphene flake were built. Finally, measurements of spin transport in these devices were carried, and then analyzed through classical drift/diffusion models. The strong signals obtained (MΩ range), by validating the existence of a substrate able to carry the spin information with a very large efficiency on macroscopic distances (up to 200 µm), open the way for the implementation of spin processing concepts.

Nous avons étudié la dynamique de relaxation de spin des électrons dans des puits quantiques GaAs/AlGaAs élaborés sur substrat d'orientation <111> par spectroscopie de photoluminescence résolue en temps. En appliquant un champ électrique externe d'environ 50 kV/cm le long de l'axe de croissance, nous avons observé une augmentation spectaculaire du temps de relaxation de spin de l'électron qui peut atteindre des valeurs plus grandes que 30 ns. Ceci est le résultat du contrôle électrique du décalage en énergie "spin-orbite" de la bande de conduction qui peut s'annuler lorsque le terme de Rashba compense exactement celui de Dresselhaus. Ceci entraîne une suppression du mécanisme de relaxation de spin de type D'Yakonov-Perel, mécanisme dominant dans les puits quantiques non dopés à des températures supérieures à 50 K. Les mesures effectuées sous champ magnétique externe transverse (configuration Voigt) montrent que les temps de relaxation de spin pour les trois directions de l'espace peuvent être contrôlés simultanément par le champ électrique. Ce contrôle "total" de la relaxation de spin ne peut se produire que pour des puits quantiques élaborés sur une orientation <111>. Nous avons finalement développé un modèle permettant d'interpréter les mesures expérimentales de la dépendance en champ électrique de l'anisotropie de la relaxation de spin dans ces puits quantiques <111>. / We have studied the electron spin dynamics in <111>-oriented GaAs/AlGaAs quantum wells grown on <111>-substrate by time-resolved photoluminescence spectroscopy. By applying an external electric field about 50 kV/cm along growth direction, we observed the spectacular increase of electron spin which can attain values greater than 30 ns. This phenomenon comes from the electrical control of spin-orbit interaction in conduction band that make the Rashba term compensate exactly with the Dresselhaus term. The cancellation effect of these two terms results in the suppression of electron spin relaxation induced by D'yakonov-Perelmechanism which is dominant in undoped quantum wells and at the temperatures greater than 50K. The measurement under an external transverse magnetic field (Voigt configuration) demonstrates that the spin relaxation times in three spatial directions are also controlled simultaneously by electric field. The "total" control of electron spin relaxation can only be observed in <111>-oriented quantum wells. Finally, we also develop the model to interpret the experimental measurement of spin relaxation anisotropy depending on electric field in <111>-oriented quantum wells.

Nous avons étudié le renversement d'aimantation dans des couches minces FePt/MgO et des vannes de spin FePt/Pt/FePt/MgO à forte anisotropie perpendiculaire, déposées par épitaxie par jets moléculaires. Ces structures ont été caractérisées et leurs propriétés magnétiques et électriques optimisées. La contribution de la diffusion électrons-magnons à la résistivité (Magnétorésistance due aux Magnons ) à été étudiée en détail dans les couches minces FePt/MgO. Une étude théorique de cet effet a été faite, en mettant en relation la variation linéaire de la magnétorésistance en fonction du champ magnétique, avec la forte anisotropie de l'alliage FePt. Nous montrons aussi que la MMR, qui augmente avec la température, fournit une nouvelle technique de détection du renversement d'aimantation. Nous avons aussi étudié l'influence de l'application d'un courant directe sur la propagation de parois magnétiques dans des nanostructures à base de FePt. Nous avons fait des mesures d'Effet Hall Extraordinaire et magnétoresistance dans des nanofils de FePt/MgO et de FePt/Pt/FePt/MgO. Ces systèmes permettent d'étudier le dépiégeage thermiquement activé d'une paroi magnétique sur un seul défaut structural. Dans les deux types de structures, le temps de dépiégeage a un caractère stochastique. Enfin nous montrons que, grâce à la forte efficacité du transfert de spin dans l'alliage FePt, un faible courant continu peut fortement modifier le temps moyen de résidence sur le défaut.

Le remplacement des technologies DRAM et SRAM des mémoires caches est un enjeu pour l’industrie microélectronique qui doit faire face à des demandes de miniaturisation, de réduction des amplitudes et des durées des courants d’écriture et de lecture des données. Les mémoires à accès direct magnétiques (MRAM) sont des candidates pour une future génération de mémoires et la découverte des couples de spin-orbite (SOT) a ouvert la voix à une combinaison des deux technologies appelée SOT-MRAM. Ces mémoires sont très prometteuses car elles allient non-volatilité et bonne fiabilité, mais de nombreux défis techniques et théoriques restent à relever.L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier le retournement de l’aimantation par couple de spin-orbite avec des impulsions de courant sub-nanoseconde et de diminuer les courants d’écriture à couple de spin-orbite. Ce travail est préliminaire à la preuve de concept d’une mémoire SOT-MRAM écrite avec des impulsions de courant électrique ultra-courtes et des amplitudes relativement faibles.Pour cela nous avons étudié des cellules mémoire à base de Ta-CoFeB-MgO. Nous avons vérifié les dépendances du courant critique en durées d’impulsions et en un champ magnétique extérieur. Nous avons ensuite, sur une cellule type SOT-MRAM, prouvé l’écriture ultrarapide avec des impulsions de courant inférieures à la nanoseconde. Puis nous nous sommes intéressés à la diminution du courant d’écriture de SOT-MRAM à l’aide d’un champ électrique. Nous avons démontré que ce dernier permet de modulerl’anisotropie magnétique. Sa diminution lors d’une impulsion de courant dans la liste de tantale montre que la densité de courant critique pour le retournement de l’aimantation du CoFeB par SOT est réduite. Ces résultats sont très encourageants pour le développement des SOT-MRAM et incitent à approfondir ces études. Le mécanisme de retournement de l’aimantation semble être une nucléation puis une propagation de parois de domaines magnétiques. Cette hypothèse se fonde sur des tendances physiques observées lors des expériences ainsi que sur des simulations numériques. / They require smaller areas for bigger storage densities, non-volatility as well as reduced and shorter writing electrical currents. Magnetic Random Access Memory (MRAM) is one of the best candidates for the replacement of SRAM and DRAM. Moreover, the recent discovery of spin-orbit torques (SOT) may lead to a new technology called SOT-MRAM. These promising technologies combine non-volatility and good reliability but many challenges still need to be taken up.This thesis aims at switching magnetization by spin-orbit torques with ultra-fast current pulse and at reducing their amplitude. This preliminary work should enable one to proof the concept of SOT-MRAM written with short current pulses and low electrical consumption to write a memory cell.To do so, we studied Ta-CoFeB-MgO-based memory cells for which we verified current dependencies on pulse lengths and external magnetic field. Then we proved the ultrafast writing of a SOT-MRAM cell with pulses as short as 400 ps. Next, we focused on reducing the critical writing currents by SOT with the application of an electric field. We showed that magnetic anisotropy can be modulated by an electricfield. If it can be lowered while a current pulse is injected through the tantalum track, we observed a reduction of the critical current density for the switching of the CoFeB magnetization. Those results are very promising for the development of SOT-MRAM and encourage one to delve deeper into this study. The magnetization switching mechanism seems to be a nucleation followed by propagations of magneticdomain walls. This assumption is based on many physical tendencies we observed and also on numerical simulations.

La spintronique est principalement basée sur le phénomène d’accumulation de spin, inhérent à la circulation d’un courant électrique aux interfaces entre des matériaux ferromagnétiques et non magnétiques. Ces accumulations sont classiquement obtenues dans des empilements multicouches pour lesquels les épaisseurs des couches sont inférieures aux longueurs caractéristiques du transport dépendant en spin. Il est ainsi possible de générer dans ces multicouches des effets de magnétorésistance ou de transfert de spin.Le développement de procédés de nanofabrication permet aujourd’hui de créer des nanodispositifs dont les dimensions latérales sont inférieures aux longueurs caractéristiques du transport dépendant en spin, et donc de mettre en jeu ces mêmes phénomènes. Au cours de ma thèse j’ai étudié différentes nanostructures latérales F/N, montrant qu’il est possible de tirer avantage de la géométrie tridimensionnelle des structures et des différentes orientations possibles des spins injectés. Des études de transport ont en particulier été réalisées dans les régimes colinéaires et non colinéaires, afin d’étudier les conséquences de la non-colinéarité sur les effets d’accumulation de spin et de magnétorésistance.Après un chapitre d’introduction au transport électronique dépendant en spin, le second démontre l’intérêt de l’utilisation de l’alliage CoFe dans la réalisation de structures latérales. Le troisième chapitre explore les nouvelles opportunités offertes par les structures latérales dans le cas du transport colinéaire. Le cas non-colinéaire du transport de spin au travers d’un matériau ferromagnétique est ensuite examiné à l’aide de mesures d’absorption de spin et de mesures d’effet Hanle. Enfin, l’exploitation des purs courants de spin en vue de réaliser des structures fonctionnelles à effets de magnétorésistance est étudiée au cours des Chapitres V et VI. Des nanostructures dont la géométrie tire parti des trois directions de l’espace, basées sur un transport de spin à la fois vertical et latéral, sont notamment présentée dans le Chapitre VI. / Spintronics is mainly based on the phenomenon of spin accumulation, which is inherent to the circulation of an electric current at the interfaces between ferromagnetic and non-magnetic materials. These accumulations are conventionally obtained in multilayers for which the thicknesses of the layers are smaller than the characteristic lengths of the spin-dependent transport. It is thus possible to generate in these multilayers magnetoresistances or spin transfer effects.The development of nanofabrication processes makes it nowadays possible to create nanodevices whose lateral dimensions are less than the characteristic lengths of the spin-dependent transport, and thus to bring into play these same phenomena. During my thesis I studied different F / N lateral nanostructures, showing that it is possible to take advantage of the three-dimensional geometry of the structures, and of the different possible orientations of the injected spins. In particular, transport studies have been carried out in collinear and non-collinear regimes, in order to study the consequences of the non-collinearity on the spin accumulations and magnetoresistances.After an introductory chapter on spin-dependent electron transport, the second chapter demonstrates the interest of the CoFe alloy in lateral structures. The third chapter explores the new opportunities offered by lateral structures in the case of collinear transport. The non-collinear case of spin transport through a ferromagnetic material is then examined using spin absorption measurements and Hanle measurements. Finally, the exploitation of pure spin currents in order to realize functional devices is studied in Chapters V and VI. In particular, new nanostructures whose geometry takes advantage of the three directions of space (based on both vertical and lateral spin transport) are presented in Chapter VI.

La découverte de la magnétorésistance géante en 1988 est considérée comme la date de naissance d’un nouveau et dynamique champ de recherche appelé l’électronique de spin. La riche physique associée au transport de spin devrait révolutionner le futur de la nanoélectronique. Dans ce cadre les nano-oscillateurs à transfert de spin (STOs) se sont positionnés comme des candidats sérieux pour le développement d’une nouvelle génération de dispositifs rf basés sur l’électronique de spin.Au début de ma thèse, l’important bruit de phase des STOs restait une contrainte majeure limitant les perspectives technologiques à ce type d’oscillateurs. Dans cette thèse nous avons cherché à contrôler la dynamique des STOs et à réduire leur bruit phase en développant différentes stratégies : (i) l’optimisation des propriétés des matériaux magnétiques utilisés (ii) l’excitation de modes couplés dans des systèmes hybridés (iii) la stabilisation de la dynamique de la phase d’un STO avec un signal extérieur de référence (iv) la synchronisation mutuelle de différents oscillateurs pour améliorer la cohérence spectrale et la puissance des STOs. Nous focalisons en particulier sur le cas de STO à base de vortex magnétique qui présentent intrinsèquement des cohérences spectrales plus élevées que celles d’autres types d’oscillateurs.Dans une première partie, nous nous proposons d’identifier et d’étudier les différents mécanismes qui régissent et contrôle la dynamique d’un STO à base de vortex magnétique dans les régimes auto-oscillant et non-autonomes. Nous mettons tout d’abord en évidence que l’excitation de modes couplés permet de contrôler les propriétés rf d’un oscillateur unique en prenant l’exemple d’un STO à base de deux vortex magnétiques couplés. Par la suite, nous étudions la synchronisation « parfaite » de ces STOs à base de vortex avec un courant rf de référence. Nous corrélons l’observation d’une largeur de raie d’un hertz et d’un bruit de phase minimum de -90 dBc/Hz à 1kHz de la porteuse dans l’état synchronisé à une absence de glissement de phase, i.e. à l’absence de phénomène de désynchronisation. Le fort couple de Field-like planaire mesuré dans ces STOs représente un outil précieux pour contrôler le processus de synchronisation. Dans le cas des STOs à double vortex, un tel contrôle nous permet d’observer des phénomènes physiques exotiques allant de la synchronisation simultanée de plusieurs modes, à de l’auto-synchronisation en passant par des dynamiques de synchronisation incohérentes.Dans une seconde partie, nous proposons différents concepts innovants de dispositifs rf à base de vortex magnétique. Nous présentons tout d’abord les bases d’une boucle à retard de phase permettant d’asservir un STO. En prenant avantage du fort couple de Field Like, nous développons un nouveau schéma de détection rf, plus efficace que les actuelles diodes Schottky, basé sur un renversement d’aimantation en expulsant réversiblement le cœur de vortex à l’aide d’un courant rf. Finalement, nous démontrons qu’il est possible de synchroniser électriquement deux STOs connectés directement en parallèle ou en série, ou à l’aide d’une ligne à retard. Nous montrons ainsi qu’une forte amélioration de la cohérence spectrale (d’un facteur 2) et de la puissance (d’un facteur 4 pour un maximum de 1.6 μW) peut être obtenues dans l’état synchronisé. A l’aide de la ligne à retard, nous mettons par ailleurs en évidence le rôle crucial du déphasage entre les deux STOs sur les propriétés de l’état synchronisé. Ces résultats prometteurs ouvrent la voie vers la synchronisation de réseaux de STOs sans champ appliqué et sans ligne à retard entre les oscillateurs.Dix ans après leur découverte, les oscillateurs à transfert de spin n’ont toujours pas dévoilé tout leur potentiel et de nouvelles applications sont maintenant envisagées, allant de dispositif rf classiques à des circuits logiques et dispositifs bio-inspirés basés sur les STOs. / The discovery of the giant magnetoresistance in 1988 is considered as the birth date of a new and dynamic research field called spintronics. The rich physics associated with spin transport has created a breakthrough for the future of nano-electronics. In the magnetism roadmap, spin-torque oscillators (STOs) are candidates for future generation of spintronic based rf-devices.At the beginning of this thesis, one major issue of spin-torque oscillators remained their poor spectral coherence. To overcome this issue, we have investigated different approaches: (i) the development of magnetic materials with a low damping and large spin-polarization, (ii) the study of collective mode dynamics in hybridized magnetic systems (iii) the stabilization of the STO dynamics with a reference external signal (iv) the synchronization of multiple STOs to enhance both their power and spectral coherence. We focus our work on vortex based STOs which present higher spectral coherences than other kinds of STOs.In a first part, we study the different mechanisms that can drive and stabilize the dynamics of a vortex based STO in the autonomous and non-autonomous regimes. We first highlight that the excitation of collective modes allows the harnessing the rf-properties of a single and isolated in a double vortex based STO. Then we report the ``perfect'' phase-locking of a STO with an external rf-current. To go beyond this analysis, we notice that a 1 Hz minimum linewidth and a flat phase noise level of -90 dBc/Hz at 1 kHz from the offset frequency in the locked state could be associated with the absence of phase slips, i.e desynchronization events. We demonstrate that the locking process is driven by a Field-like in-plane torque which gives the possibility to control with precision the STO locking process. In our double vortex based STO, we can even observe exotic behaviors such as multi-mode synchronization, self-resonance and eventually incoherent motion. Such a degree of control, unexpected for a nano-scale oscillator, is particularly promising for the development of STO based nanodevices.In a second part, we propose different concepts of spintronic rf-devices based on vortex STOs. We describe the basis of an on-chip STO based phase locked loop. By taking advantage of the large Field-like torque in our STOs, we develop a new radio-frequency detection scheme, more efficient than the state of the art Schottky diode, based on magnetization switching through the resonant and reversible expulsion of the vortex core. Finally, we show the first experimental observation of the electrical synchronization of two STOs connected directly in parallel or in series, or with an electrical delay line. In the synchronized state, we show a strong improvement of both the spectral coherence (by a factor 2) and the output power (by a factor 4, up to 1.6 μW). We also demonstrate, with an electrical delay line, the strong impact of the phase shift between the two STOs on the synchronized regime. These promising results open the way for the synchronization of STO arrays at zero field and without electrical delays.Ten years after their discovery, spin-torque oscillators have thus not yet revealed all their potential and promising applications could be soon targeted, in order to realize a spin logic circuit, bio-inspired spintronic devices and more classical rf-applications.

Comprendre la dynamique des parois magnétiques est essentiel pour le développement de technologies comme les mémoires magnétiques à haut densité. D'un point de vue fondamental, les parois de domaines peuvent être décrites comme des interfaces élastiques qui se déplacent dans un faible désordre d’ancrage. Leur dynamique, dite de reptation, présente des comportements universels qui sont caractérisés par des exposants critiques dépendant notamment de la dimensionnalité. Plus généralement, les comportements universels sont observés dans différents phénomènes aussi diverses que la propagation des fractures en solides, des fronts de combustion, des parois de domaines ferroélectriques... La première partie de la thèse propose une analyse les comportements universels de la transition de dépiégeage de parois de domaines sous champ magnétique. La dynamique de paroi a été étudiée sur une large gamme de températures, dans une couche ferromagnétique ultramince de Pt/Co/Pt. Nous avons comparé nos résultats avec ceux obtenus pour d’autres matériaux. Nous avons pu mettre en évidence la fonction universelle de la transition de dépiégeage qui rend compte des effets de champ magnétiques et des effets thermiques. La deuxième partie présente une étude des effets de taille finie sur les régimes de reptation. Nous avons mesuré les exposants critiques pour des couches de (Ga,Mn)(As,P) de différentes épaisseurs. Nous avons pu observer une discontinuité des exposants dits de rugosité et de reptation. Cette discontinuité est la signature d’un changement criticité de la dynamique qui est associé à une transition de dimensionnalité. Au-dessous d’un champ critique dépendant de l’épaisseur de la couche et de la température, une paroi se comporte comme une ligne élastique (d = 1) se déplaçant dans un milieu 2D. Au-dessus du champ critique, le mouvement de paroi correspond à celui d’une surface (d = 2) dans un milieu 3D. Dans la dernière partie, nous analysons la criticité du mouvement de paroi déplacé par courant électrique dans une couche mince de (Ga,Mn)(As,P). Nous étudions comment varie la dynamique de paroi avec l’angle entre la direction du courant et la normale à la paroi. Pour un courant perpendiculaire à la paroi, les exposants critiques de rugosité et de reptation mesurés sont similaires à ceux obtenus sous champ magnétique. Cela indique une compatibilité avec la classe d’universalité dite quenched Edward-Wilkinson. Pour un angle non-nul, la croissance de facettes révèle une compatibilité avec la classe d’universalité quenched Kardar-Parisi-Zhang négative. / Understanding magnetic domain walls dynamics (DW) is crucial in order to develop technological applications like high density memories in ferromagnets. From the fundamental point of view domain walls are described as interfaces moving in a weak pinning potential. Below the depinning threshold, DWs move in what it is known as the creep regime, which exhibit universal behaviors characterized by critical exponents who depend, among other things on the dimensionality and geometry of the interface. More generally, these universal behaviors are shared by different physical systems as diverse as propagation of fractures in solids, combustion fronts, ferroelectric domain walls... In the first part of the thesis, we address the universal behavior of the depinning transition in domain walls driven by magnetic field. For this purpose we measure the DW velocity as a function of magnetic field in an ultrathin Pt/Co/Pt film and then compare our results with other materials. We reveal a universal scaling function and obtain a consistent description for both the depinning transition and the thermally activated creep regime. In the second part of the manuscript, we study the sample size effects on the critical exponents within the creep regime. We use ferromagnetic (Ga, Mn)(As,P) films of different thicknesses. We observe a discontinuity in the roughness ζ and the creep µ exponents. This discontinuity evidences a dimensional crossover and a change in criticality in the quenched Edward-Wilkinson model. Below a certain critical field Hc, the DW behaves as an elastic line (d = 1) moving in a 2D medium. Above Hc the DW motion corresponds to an elastic interface (d = 2) moving in a 3D medium. In the last part, we compare the thermally activated creep dynamics in domain walls driven by magnetic field and by electric current separately in a (Ga,Mn)(As,P) thin film. We study the DW dynamical response with the angle between the current and the normal to the DW. When the angle between the current and the normal to the DW is sufficiently small, the critical exponents measured for current induced DW motion are very similar than for field induced DW motion. This result indicates agreement with the quenched Edward-Wilkinson universality class. When the angle between the DW and the current is not negligible, the DW faceting reveals compatibility with the quenched negative Kardar-Parisi-Zhang universality class.

Les oscillateurs à transfert de spin se distinguent des autres oscillateurs électroniqueshyperfréquences notamment par leurs grandes non-linéarité et agilité en fréquence.Cependant quoi que les principes fondamentaux de ces systèmes soient bien compris,leurs performances en termes de puissance de sortie et de largeur de raie en limitent lesapplications au stade de prototype. Pour y remédier, une des stratégies est celle de lasynchronisation mutuelle, qui devrait améliorer les caractéristiques de ces systèmes enaugmentant le volume oscillant, mais aussi permettre la réalisation de structures pluscomplexes. Bien que le mécanisme fondamental a été démontré, toutes ses implicationsne sont pas encore parfaitement comprises. C’est dans cette perspective que nous étudionsle réseau minimal d’oscillateurs non-linéaires constitué par une paire d’oscillateursà transfert de spin mutuellement couplés via leur rayonnement dipolaire. L’originalitéde ce travail réside dans l’introduction d’une antenne, qui peut générer un signal hyperfréquence et agir comme troisième oscillateur "idéal" pour explorer la riche dynamique du système, qui présente des intérêts aussi bien fondamentaux qu’applicatifs. / Spin torque oscillators have driven interest among other electronic microwaveoscillators notably for their high nonlinearity and agility. However although the fundamentalprinciples of those systems are well-understood, these are limited to the realisationof prototypes due to their poor performances in terms of emitted power and linewidth.One strategy to deal with those limitations consists in mutually synchronising several suchoscillators, which would increase the oscillating volume, thereby improving these characteristics and allowing the realisation of more complex structures. Despite the fact thatthe fundamental principle has been demonstrated, its implication are still far from beingperfectly understood. In this perspective we study the minimalistic network consisting ina pair of spin torque oscillators mutually coupled via their magneto-dipolar interaction.The originality of this work lies in the introduction of a microstrip antenna, which enablesthe generation a microwave signal and acts as a third "ideal" oscillator to probe the richdynamics of this system, which displays fundamental as well as applicative interests.