Etudes optiques et magnéto-optiques de films minces contraints en La2/3Sr1/3MnO3 : rôle des paramètres de croissance et influence de l'épaisseur

par Mohamed Koubaa

Thèse de doctorat en Physique. Sciences des matériaux

Sous la direction de Anne-Marie Haghiri.

Soutenue en 2004

à Paris 11 .


  • Résumé

    Le manganite La2/3Sr1/3MnO3 (LSMO) est un oxyde demi-métallique à haute polarisation de spin, ce qui le rend très attractif pour l'électronique de spin. Nous avons étudié l'influence des paramètres de dépôts sur les propriétés physiques des films minces de LSMO pour deux techniques d'ablation laser, l'ablation conventionnelle sous haute pression d'oxygène et l'ablation " laser-MBE " sous pression réduite d'ozone. En ablation conventionnelle, nous avons montré que seule une fenêtre très étroite des trois paramètres d'ablation permet d'élaborer des films minces de LSMO présentant simultanément de bonnes propriétés structurales, magnétiques et électriques. Pour les films " laser-MBE " de très haute qualité cristalline, nous avons étudié par magnéto-optique spectroscopique deux transitions optiques, dans la gamme spectrale [1 eV - 5 eV]. De l'évolution des spectres avec l'épaisseur, nous avons pu établir le diagramme de bandes du film LSMO, montrer son évolution lorsque le film devient très mince et prédire le couplage de Hund (SJH 3 3eV). Nous avons mis en évidence un effet Jahn - Teller prépondérant dans les films de faibles épaisseurs (<40nm). Une ouverture du gap minoritaire de 0,6 eV a été observée lorsque l'épaisseur du film diminue de 60nm à 10nm, traduisant une localisation des porteurs plus importante dans les films ultra-minces. Suite à cette étude magnéto-optique spectroscopique, la réponse infrarouge-visible d'un film laser - MBE déposé à haute température a été étudiée. Une température de cross-over voisine de T*=250K a été observée, traduisant une perte de conductivité de type Drude pour des températures comprises entre T* et TC.

  • Titre traduit

    Optical and magneto-optical studies of strained La2/3Sr1/3MnO3 thin films : effect of pulsed laser deposition parameters and thickness dependance


  • Résumé

    We report on the investigation of the pulsed faser deposition (PLD) parameters upon both the microstructure, the surface morphology and the magnetic properties of La2/3Sr1/3MnO3 (LSMO) thin films. The optimisation of the physical properties requires a careful exploration of the main PLD parameters such as the oxygen pressure P and the target-to-substrate distance D. While a good surface morphology and a good internal microstructure are obtained in the low part of the P - D diagram, on the opposite, the best magnetic and electrical properties are observed in films deposited in a sharp transition window between these two regions. The phase diagram of the LSMO film has been determined from experimental magneto-optical spectra that exhibit two transitions at ~ 2 eV and ~ 3,4 eV. The energy of the first transition at ~ 2 eV is nearly independent on the thickness, whereas the second transition is thickness dependent, the shift being quite large, ~ 0. 6 eV, from 10 to 60 nm thickness. In the polar spectra, a splitting of the second transition is also observed for t < 30 nm, reflecting a strange Jahn-Teller effect in very thin films. Both the electronic structure of LSMO thin film and its variation with temperature have been investigated using optical reflectivity in the infrared-visible spectral range. Two types of ferromagnetic-metallic phases below TC have been observed on the conductivity spectra, a high temperature incoherent metallic phase and a low temperature coherent metallic phase. The relative contributions of both the spectral weight of the Drude carriers and the mid-infrared band to conductivity is discussed as welt as its dependence with temperature.

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Informations

  • Détails : 169 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.149-150

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2004)55
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