Structure magnétique de couches minces épitaxiées du multiferroïque BiFeO3

par Arsène Agbelele

Thèse de doctorat en Physique - Science des matériaux

Sous la direction de Jean-Marie Le Breton.


  • Résumé

    Ce travail porte sur l’étude de l’effet des contraintes d’épitaxie sur la structure magnétique de couches minces du multiferroïque BiFeO3 (BFO). Des films minces de BFO ont été déposés par ablation laser pulsée sur plusieurs substrats d’oxyde possédant des paramètres de mailles différents permettant de balayer une large gamme de désaccord paramétrique allant des contraintes de compression (ε= -1,7%) aux contraintes de tension (ε= +1%). L’étude par spectrométrie Mössbauer et diffusion nucléaire résonante du 57Fe à température ambiante a montré que l’ordre antiferromagnétique dans les couches minces évolue en fonction des contraintes d’épitaxie. La modulation cycloïdale des moments magnétiques de Fe3+ du BFO massif subsiste dans les couches minces soumises à une faible contrainte de compression, avec une direction de propagation du type [1-10]. De fortes contraintes d’épitaxie déstabilisent la cycloïde vers un ordre antiferromagnétique colinéaire avec une orientation préférentielle des moments magnétiques dépendant du type de contrainte. Dans le cas d’une faible contrainte de tension, une nouvelle direction de propagation de la cycloïde selon [110], inédite dans le massif, est mise en évidence. Les différentes structures magnétiques sont stables à basse température et la température de Néel de ces films ne dépend que faiblement des contraintes d’épitaxie. L’application d’un champ magnétique selon la normale au plan des couches permet de déstabiliser l’ordre magnétique cycloïdal vers un ordre colinéaire pour une valeur critique de champ magnétique appliqué bien inférieure à celle du composé massif.


  • Résumé

    This work is devoted to the study of epitaxial strain effects on the magnetic structure of BiFeO3 (BFO) multiferroic thin films. The BFO thin layers have been deposited by Pulsed Laser Deposition on various oxide substrates having different lattice parameters spanning a strain range from compressive (ε= -1. 7%) to tensile strain (ε= +1%). 57Fe Mössbauer spectrometry and nuclear resonant scattering measurements at room temperature showed that antiferromagnetic order is very sensitive to epitaxial strain. The bulk-like Fe3+ spins cycloidal modulation of BFO survives at low compressive strain, with a propagation direction along [1-10]. High values of epitaxial strain destabilize the cycloid towards a collinear antiferromagnetic order with a preferential orientation depending on the sign of the strain. At low tensile strain, a new cycloid state is evidenced, with a propagation wave vector along [110]. The various magnetic structures are stable at low temperature, and the Néel temperature of the films hardly varies with strain. Application of an external magnetic field along the normal of the film destabilizes the cycloidal magnetic order towards a collinear state for a critical value of the applied magnetic field much lower than that of the bulk compound.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (148 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 207 références

Où se trouve cette thèse ?