Etude de multicouches fer/terbium : simulation numérique Monte Carlo de propriétés magnétiques et analyse structurale par sonde atomique

par Laurent Veiller

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jacques Teillet.

Soutenue en 1998

à Rouen .


  • Résumé

    Les multicouches magnétiques fer/terbium (Fe/Tb) présentent une forte potentialité pour la réalisation de supports d'enregistrement magnéto-optique à haute densité. L'objectif principal de ce travail est de modéliser, par simulation numérique, les propriétés magnétiques de multicouches amorphes Fe/Tb. La méthode de simulation retenue est la méthode Monte Carlo de recuit simule basée sur la minimisation de l'énergie libre à chaque température. Le modèle consiste en une bicouche de structure cubique simple avec des conditions aux limites périodiques. Chaque sommet est occupé par un spin d’Heisenberg (Fe ou Tb). L'interface comprend un nombre variable de plans alliés du type Fe 1 0 0 xTb x. Les interactions d'échange Fe-Fe et Tb-Tb sont ferromagnétiques et le couplage Fe-Tb est antiferromagnétique. Ces interactions qui dépendent de la concentration x ont été étalonnées par simulations Monte Carlo à partir de données expérimentales sur les alliages Fe 1 0 0 xTb x. Un bon accord avec des résultats expérimentaux (variation des températures de transition et de compensation en fonction de l'épaisseur des couches, variation thermique de l'aimantation de chacun des sous-réseaux) a été obtenu dans le cas d'interfaces diffuses sur quatre plans atomiques, d'un moment de terbium réduit à 6 B et d'une interaction d'échange Fe-Fe renforcée au voisinage des interfaces. Les effets de la compétition entre les anisotropies magnétocristalline et de forme, abordées en terme d'anisotropie ion-simple, peuvent conduire à des structures magnétiques non colinéaires. Parallèlement aux simulations numériques, il a été possible d'élaborer, par pulvérisation cathodique, des multicouches Fe/Tb déposées sur un substrat en forme pointe. Ces échantillons ont été analysés par sonde atomique pour déterminer des profils de concentration en profondeur et mettre en évidence une forte modulation de composition au niveau des interfaces des multicouches.


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