Nanostructures et films minces magnétiques sur surfaces vicinales de Si (111) PDF Download

Author: Antoine Fleurence
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Languages : fr
Pages : 129

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Nous avons utilisé des surfaces vicinales de Si (111) comme substrats pour la croissance de nanostructures et de films minces magnétiques. Le dépôt de quelques mono-couches d’or sur une surface à paquets de marches donne lieu à la formation d’îlots tri-dimensionnels constitués d’un composé Au-Si, alignés suivant les paquets. En faisant réagir sélectivement un film de Co avec le substrat de Si couvert par les îlots, il est possible d’y former un réseau de nanoparticules magnétiques. Suite à une étude menée par microscopie tunnel et par des moyens de magnétométrie, un procédé a été établi permettant de produire des empilements Au/Co/Au-Si localisés. Ceux-ci sont ferromagnétiques à température ambiante et ont un comportement isotrope dans le plan. Leur taille est ajustable entre 15 nm et 100 nm en jouant sur les conditions de croissance des îlots Au-Si, et de même pour leur densité. Par ailleurs, des empilements Au/Co/Au/Cu et Au/Co/Cu ont été déposés sur surfaces vicinales de Si(111) désorientées suivant [1 1 -2] et [-1 -1 2], qui diffèrent par leurs morphologies respectives. La magnétométrie Kerr et la résonance ferromagnétique ont montré des anisotropies magnétiques différentes liés à la structure cristalline des films de Co, hcp dans le cas Au/Co/Au/Cu et cfc dans le cas Au/Co/Cu. En plus de l’anisotropie magnéto-cristalline, la vicinalité induit une anisotropie uniaxiale avec un axe facile suivant la direction des bords de marche. Cette anisotropie s’explique par la modulation anisotrope de la topographie de la surface. Une observation par microscopie Kerr polaire a mis en lumière la forte influence du substrat sur la forme et la propagation des domaines magnétiques.

Author: Régis Stephan
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Languages : fr
Pages : 440

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Dans cette étude, nous nous sommes intéressés aux couches minces de Fe épitaxiées sur Si(111) et Si(001). Leur structure et leur morphologie ont été caractérisées grâce à des techniques de spectroscopie (XPS, UPS, ISS), de diffraction (XPD, LEED, IMEED, XRD) et de microscopie STM. Nous avons observé que la surface de ces films est principalement constituée de nanostructures tétraédriques. Les propriétés magnétiques ont été mesurées par effet Kerr Magnéto-Optique avec la technique TBIIST (Transverse Bias Initial Inverse Susceptibility and Torque) que nous avons développée. Nous avons pu mettre en évidence qu’une couche de couverture (Si ou Au), déposée en incidence rasante sur le film de Fe, induit une anisotropie magnétique uniaxiale dépendant de l'orientation cristallographique du substrat et de la nature de la couche de couverture. L'utilisation de diverses techniques d’analyse (STM, XPS, UPS, ISS) combinée à des calculs micromagnétiques permet de proposer un modèle qualitatif.

Author: Anne Chaumin Midoir
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Languages : fr
Pages : 263

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Les nanostructures magnétiques peuvent avoir des propriétés très différentes de celles des matériaux massifs. Une des méthodes pour élaborer de petits objets est l'évaporation sur un substrat nanostructuré tel qu'une surface vicinale présentant des marches à l'échelle atomique. La compréhension des propriétés magnétiques de ces systèmes nécessite une caractérisation précise de leur structure et de leur morphologie afin d'évaluer les effets dus aux contraintes épitaxiales et aux dimensions réduites. Nous avons étudié les films de cobalt déposés sur des surfaces de Cu(1 111) et Cu(115) par trois techniques. Leur magnétisme a été sondé par effet Kerr magnéto-optique tandis que leur morphologie et leur structure cristallographique ont fait l'objet de mesures respectivement par microscopie à effet tunnel et EXAFS de surface. Les mesures par effet Kerr montrent une anisotropie uniaxiale magnétique avec un axe de facile aimantation parallèle aux bords de marches. L'anisotropie mesurée sur Cu(115), le substrat ayant les terrasses les moins larges, est plus importante. Les expériences de STM montrent la forte mobilité du cuivre dès les faibles taux de couverture ainsi qu'une grande évolution de la morphologie en fonction de la quantité de cobalt déposée. Grâce à l'EXAFS, nous avons montré que dès 3 monocouches (MC) de cobalt sur Cu(1 1 11) et 5 MC sur Cu(115), la structure est quasiment identique à celle observée sur Cu (001) i.e. tétragonale à faces centrées et que la présence de terrasses étroites n'engendrent pas d'anisotropie dans le plan (001). Des simulations de l'anisotropie magnétique prenant en compte les liaisons manquantes à la surface et en bord de marche (modèle de Néel) ainsi que les effets magnétoélastiques induits par la tétragonalisation de la maille montrent que l'anisotropie uniaxiale est très majoritairement due à la morphologie des films et que la distorsion de la maille de cobalt y contribue très peu.