Structure et magnétisme des couches minces de cobaltite de types Ca3Co2O6 et Ca3Co4O9 déposées par ablation laser pulsée

par Reda Moubah

Thèse de doctorat en Physique. Science des matériaux

Sous la direction de Aziz Dinia.

Soutenue en 2010

à Strasbourg .


  • Résumé

    Cette thèse porte sur l'étude des propriétés structurales et magnétiques des couches minces de cobaltite de types Ca3C0206 et Ca3C0409 déposées par ablation laser pulsée sur des substrats d'AI20 3(OOl). Ce travail a d'abord consisté en l'élaboration de couches minces polycristallines de Ca3C0206 et épitaxiées de Ca3C0409. En ce qui concerne la cobaltite Ca3C0206, on a pu déterminer la valeur du gap optique et qui est en accord avec les valeurs obtenues par des études théoriques. Le résultat le plus original est qu'on a démontré que les propriétés magnétiques sont très sensibles à la taille des échantillons. On note que les plateaux d'aimantation observés à 2 K dans les couches minces de Ca3C0206 disparaissent pour les couches fines ayant une épaisseur inférieure à 60 nm. Cette disparition des plateaux d'aimantation est accompagnée de l'apparition d'une transition magnétique additionnelle vers 45 K. Nos résultats sont incompatibles avec l'effet tunnel quantique de l'aimantation comme mécanisme à l'origine des plateaux d'aimantation, et soutiennent les prédictions des modèles Monte-Carlo. Quant aux couches minces de Ca3C0409, on a déterminé la nature et l'origine des défauts structuraux qui sont souvent observés par microscopie électronique en transmission. Ces défauts correspondent à la formation de phase parasite de CaC020 4. La formation de cette phase parasite est due à la haute température de dépôt (750°C), à la grande pression appliquée par le substrat d'AI20 3(OOl) (5. 5 GPa) à travers les contraintes et à une possible non stoechiométrie locale de la cible. Ces défauts structuraux influencent les propriétés magnétiques, en réduisant le champ coercitif et l'aimantation rémanente par rapport à ceux du Ca3C0409 massif.

  • Titre traduit

    Magnetism and structure of Ca3Co206 and Ca3Co409 thin films prepared by pulsed laser deposition


  • Résumé

    This thesis focuses on the study of structural and magne tic properties of Ca3C0206 and Ca3C0409 thin films deposited by pulsed laser deposition on Alz03(001) substrates. This work initially involved the elaboration of polycrystalline Ca3C0206 and epitaxial Ca3C0409 thin films. Regarding the Ca3C0206 cobaltite, we were able to determine the value of the optical band gap, which is in agreement with the values obtained by theoretical studies. More interestingly, we have demonstrated that the magnetic properties are very sensitive to sample size. The magnetization plateaus observed at 2 K in Ca3C0206 thin films disappear for thin films with a thickness below 60 nm. This disappearance of the magnetization steps is accompanied by the appearance of an additional magnetic transition around 45 K. Our results are inconsistent with the quantum tunneling of magnetization as a mechanism for the origin of magnetization plateaus, and support more the predictions of Monte Carlo based models. For the Ca3C0409 films, we have determined the nature and the origin of structural defects that are often observed by transmission electron microscopy. These defects are constituted of the CaC020 4 parasitic phase. The formation of this spurious phase is due to the high deposition temperature (750 oC), the high pressure applied by the AI20 3(OOl) substrate (5. 5 GPa) and the possibility of a local non-stoichiometry of the target. These structural defects affect the magne tic properties, by reducing the coercivity and remanent magnetization with respect to those of the Ca3C0409 bulk samples.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (142 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Danièle Huet-Weiller.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2010;0722
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