Dommages induits par irradiation aux ions lourds dans des matériaux magnétiques : multicouches metalliques Fe/Tb et grenat isolant Y 3Fe 5O 1 2

par Jean Juraszek

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Abdeslem Fnidiki.

Soutenue en 2000

à Rouen .


  • Résumé

    Ce travail concerne l'étude de l'endommagement induit par excitation électronique dans des multicouches Tb/Fe et dans le grenat de fer-yttrium. Les multicouches ont été préparées par évaporation sous ultra-vide et irradiées par des ions de différents pouvoirs d'arrêt électronique au GANIL. Les transformations structurales et magnétiques ont été caractérisées par réflectométrie et diffraction des rayons X, microscopie électronique à transmission haute résolution, mesures d'aimantation et spectrométrie Mössbauer par électrons de conversion. Dans le cas des ions Pb ou U, une forte interdiffusion entraine une perte de la structure en couche et de l'anisotropie magnétique perpendiculaire. L'efficacité de mélange est d'autant plus grande que l'épaisseur des couches de fer et que la vitesse des ions est faible. Une modélisation des cinétiques d'endommagement des couches de fer, ainsi que des variations avec la fluence de la direction des moments magnétiques, a été utilisée pour estimer le diamètre des zones de mélange ainsi que la longueur de diffusion induite. Des plans sondes de 5 7Fe déposés à différents endroits dans la couche de fer naturelle ont permis d'étudier sélectivement les interfaces abruptes Tb-sur-Fe, les interfaces diffuses Fe-sur-Tb et le Cur cristallin des couches de fer pour différents pouvoirs d'arrêt électronique. A partir d'un pouvoir d'arrêt électronique seuil, une démixtion du fer et du terbium est observée à basse fluence à l'interface Fe-sur-Tb. On observe uniquement un mélange interatomique à l'interface Tb-sur-Fe. Ce mélange est indépendant du sens de parcours des ions à travers l'interface. Dans les grenats Y 3Fe 5O 1 2 irradiés aux ions Pb de haute énergie, la détermination des fractions volumiques des différentes phases introduites par irradiation nous a permis de proposer un modèle phénoménologique permettant de déterminer les sections efficaces des différents domaines.


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