Etude structurale et magnétique de couches minces anisotropes à bases de cobalt : Etude par DAFS de la structure locale des couches epitaxées

par Ovidiu Ersen

Thèse de doctorat en Physique de la matière condensée

Sous la direction de Véronique Pierron-Bohnes.

Soutenue en 2001

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) .


  • Résumé

    L'étude des structures artificielles constituées de films minces est en pleine effervescence du fait de leurs nombreuses applications potentielles. Les contraintes induites par l'épitaxie sur des substrats monocristallins et la mobilité atomique en surface permettent de stabiliser des structures cristallographiques anisotropes soit inexistantes dans les diagrammes de phase des massifs, soit difficiles à obtenir sous la forme d'un monocristal (un seul variant) en utilisant les techniques de préparation classiques. Ces structures peuvent présenter des propriétés magnétiques ou électroniques nouvelles, différentes de celles des alliages massifs. Ce travail est consacré à l'étude structurale et magnétique des couches d'alliages métalliques à base de Co déposées par épitaxie par jet moléculaire. Nous avons constaté que l'ordre chimique anisotrope dans les couches étudiées est de nature stable pour le système CoPt et métastable pour le système CoRu. Le grand nombre d'observations faites nous a permis de proposer un mécanisme de croissance et d'établir des corrélations entre la structure et le magnétisme. L'énergie d'anisotropie très forte dans les couches d'alliages équiatomiques CoPt varie linéairement avec le degré d'ordre. La partie très originale de ce travail a été l'utilisation d'une technique nouvelle (DAFS) afin de déterminer l'ordre chimique local à l'intérieur des couches. Cette technique, qui consiste à suivre l'intensité d'une raie de diffraction en fonction de l'énergie des photons incidents au delà des seuils, donne une information structurale locale sélective, grâce à la sélectivité de la diffraction des rayons X. Nous avons montré que les couches CoPt sont composées essentiellement d'une phase partiellement ordonnée de type L10. D'autre part, en appliquant cette technique aux couches de siliciures Co0. 3Fe0. 7Si2, nous avons mis en évidence l'insertion d'une quantité importante de fer en substitution du cobalt dans la phase d'équilibre du binaire CoSi2.


  • Résumé

    Due to their promising potential applications, artificial structures based on thin films are nowadays the center of a tremendous excitement. Strains induced by both epitaxy on single crystal substrates and surface atomic mobility permit to stabilize anisotropic crystallographic structures which are either absent of the bulk phase diagrams, or difficult to obtain as single crystals (only one variant) through conventional synthesis techniques. These structures may present new magnetic or electronic properties, different in respect of the bulk alloys. This work concerns the structural and magnetic study of Co-based metallic alloy thin films, co-deposited by molecular beam epitaxy. We have found that in the films the anisotropic chemical order is stable for the CoPt system and metastable for the CoRu system. Using a large number of measurements, we propose a growth mechanism and establish some correlations between their structure and magnetic properties. The strong anisotropy energy in the equiatomic CoPt alloys, linearly depends on the order degree. The most original part of this work is the use of a novel technique (DAFS) to study the local chemical order inside the films. This technique, that consists in monitoring a diffraction peak intensity as a function of the incident photon energy at an absorption edge, gives a selective local structural information due to the X-ray diffraction selectivity. On one hand, we have shown that the CoPt films mainly consist in a partially L10 ordered phase. On the other hand, applying this technique to Co0. 3Fe0. 7Si2 silicide film, we could observe the substitution in large amount of iron for cobalt in the equilibrium phase of the binary CoSi2.

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Informations

  • Détails : 197 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes Bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Danièle Huet-Weiller.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2001;3962
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