Etude des propriétés mécaniques et de magnétorésistance géante de dépôts multicouches obtenus par électrodéposition

par Arnaud Ollagnier

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Patrick Benaben.

Soutenue en 2006

à Saint-Etienne, EMSE .


  • Résumé

    Les dépôts multicouches sont largement utilisés industriellement depuis plusieurs années. Décoratifs ou véritables dépôts (multi)fonctionnels dans des domaines aussi variés que la mécanique (amélioration de l'endurance en fatigue, résistance à la corrosion, lubrification) ou l'opto-électronique (actuateurs), les raisons de leur emploi sont multiples : ils réduisent considérablement les coûts en matière tout en conservant la plupart des propriétés et proposent des alternatives intéressantes pour la miniaturisation. A des épaisseurs extrêmement faibles, l'apparition de propriétés exceptionnelles récemment démontrées comme le changement de réseau cristallin, le supermodule, la supraconductivité ou encore la magnétorésistance géante (GMR) tunnel ou d'anisotropie leur promet un champ d'applications potentielles étendu. L'ère de la "spintronique" (A. Fert, 1988) ouvre la voie à la fabrication de dispositifs magnétiques d'enregistrement et de lecture plus performants et plus rapides. Les travaux de recherches menés dans le cadre de la thèse sont consacrés à l’élaboration de ces nouveaux matériaux par voie électrochimique (électrodéposition en milieu aqueux) et à l'étude des propriétés mécaniques et magnétiques des nanomatériaux obtenus. Ces nouveaux matériaux sont élaborés à partir d'une méthode électrolytique de préparation originale pour ce qui concerne l’utilisation du chrome: la technique du bain unique ("single bath technique" SBT). Une solution aqueuse contenant du chrome (métal peu noble) trivalent complexé en forte concentration et du sulfate de cobalt (métal noble) en concentration modérée a permis, en faisant varier significativement la polarisation cathodique en mode potentiostatique, d'obtenir des nanomatériaux lamellaires originaux. Cette méthode rend également possible l’obtention "d’alliages Cr-Co", les co-dépôts en résultant présentant une structure inédite. Dans la perspective du développement durable, ce procédé simple, de coût et d’impact sur l’environnement (substitution du chrome hexavalent par le chrome trivalent) réduits, pourrait être une alternative séduisante aux méthodes de préparation coûteuses et contraignantes employées à l'heure actuelle (CVD, pulvérisation cathodique ou évaporation thermique pour les multicouches, fusion pour les alliages).

  • Titre traduit

    Study of mechanical and giant magnetoresistance properties of multilayers obtained by means of electrodeposition.


  • Résumé

    Multilayered deposits are industrially employed since many years. Whereas they are used for decorative plating or as (multi)functional deposits, they are ever used in various domains such as mechanics (corrosion resistance, auto-lubrication) or optoelectronics (actuators). They are widely used for many reasons: they lower considerably matter costs, keeping most of bulk materials properties in the meantime, and they are interesting alternatives for miniaturization. It has recently been discovered that when the thickness become extremely weak, new properties may appear, such as change in the crystallization network, supermodulus, superconductivity or even giant, tunnelling or anisotropic magnetoresistance (GMR, TMR and AMR). Such properties appear as opportunities for new applications areas, for example in microelectronics manufacturing. More efficient and high-speed magnetic reading and storing devices have been realized since the advent of "Spintronics" (A. Fert, 1988). This research work aims to prepare these new nanomaterials by means of electrochemical method (electrodeposition in aqueous media) and to study their magnetic and mechanical properties. They were successfully elaborated with the single bath technique (SBT). It is an original electrochemical method related to the behaviour of chromium: an aqueous solution containing high concentration of trivalent chromium (non precious metal) and moderated concentration of cobalt sulphate (precious metal) has made it possible to obtain these original lamellar materials while varying the cathodic potential in a significant manner in the potentiostatic mode. This method also permitted to realize Cr-Co alloys presenting a new structure. Regarding to increasing safety and sustainable development policy, this user- and environment-friendly (toxic hexavalent chromium is substituted by trivalent chromium), low-cost process should be an advantageous alternative to constraining preparation methods (CVD, sputtering or evaporation for multilayers, metallurgical casts for alloys) currently used.

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Informations

  • Détails : 1 vol (155 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 541.37 OLL
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