Croissance électrochimique et caractérisation magnétique par effet magnéto-optique de multicouches Au/(Co/Au)2 déposées sur substrat de silicium (111) hydrogéné

par Patricia Prod'homme

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Claude Chappert.

Soutenue en 2006

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    L'aspect novateur de ce travail est la recherche des conditions de dépôt permettant d’obtenir des propriétés magnétiques optimales dans des structures simples Au/Co/Au et des bicouches (Co/Au)2 réalisées par électrochimie sur une couche Au(111)/Si(111), elle-même électrodéposée sur une surface vicinale hydrogénée Si(111). Les caractérisations par XRD montrent que la couche d’or est texturée (111) et en épitaxie avec le silicium. Les grains d’or présentent deux orientations symétriques de leur réseau cristallin, dans des proportions variables suivant les conditions de dépôt. Les observations par AFM des couches d’or, montrent une variété de morphologie (3D à 2D) en fonction du potentiel appliqué. Un mécanisme de croissance est proposé. Dans les conditions optimales de dépôt, la couche d’or mince est continue et plane à l’échelle atomique. Les couches simples et bicouches (Co/Au) sont réalisées selon une technique mise au point au laboratoire, évitant un co-dépôt AuCo et l’oxydation du Co. Après optimisation des potentiels de dépôt, les études par XRD et AFM montrent que les films ultraminces (4-10 MC) Co(0001)/Au(111) et Au(111)/Co(0001) sont continus et en épitaxie. Les mécanismes de croissance sont discutés. Les caractérisations magnétiques (cycles et microscopie Kerr) montrent une forte anisotropie perpendiculaire de l’aimantation pour une épaisseur tCo<10 MC et une bonne uniformité de l’aimantation. L’étude MOKE résolue en profondeur montre que les couches de cobalt, incorporées dans une bicouche, conservent une anisotropie perpendiculaire et sont fortement couplées magnétiquement. Ces résultats sont discutés et comparés à ceux obtenus sur des dépôts par voie physique.

  • Titre traduit

    Electrochemical growth and magnetic characterization by magneto-optical effect of Au/(Co/Au)2 multilayers deposited on hydrogenated silicon (111) substrate


  • Résumé

    This thesis reports novel results on the optimal electrochemical growth conditions for single Au/Co/Au layers and and (Co/Au)2 bilayers on Au(111) surfaces, themselves electrodeposited on vicinal hydrogen-terminated vicinal Si(111) surfaces. The X-ray diffraction characterization (XRD) of the gold layer shows that it is textured (111) in epitaxy with the silicon surface. The gold islands have two mirror symmetric lattice orientations, whose proportions depend on the growth conditions. The atomic force microscopy (AFM) observations of the gold layer reveal morphologies from 3D to 2D, depending upon the applied potential during growth. A growth mechanism is proposed. With the optimal growth conditions, thin continuous and atomically flat gold layer is obtained. Single Co layers and (Co/Au)2 bilayers are fabricated using a new perfected technique, which prevents the co-deposition of AuCo and the oxidation of the cobalt. Once the optimal growth potentials are established, XRD and AFM studies show that the ultra thin films (4-10 monolayers) Co(0001)/Au(111) and Au(111)/Co(0001) are continuous and in epitaxy. The growth mechanisms are discussed. The magnetic characterization by Kerr hysteresis loops and microscopy, show a high perpendicular anisotropy for a cobalt thickness lower than 10 monolayers and a good uniformity of the magnetic properties. In-depth sensitive magneto-optical Kerr effect studies show that the cobalt layers in the bilayer stack maintain a perpendicular anisotropy and are strongly magnetically coupled. These results are discussed and compared with those achieved on single and bilayer samples obtained using physical deposition techniques.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (242 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2006)239
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