Les heterostructures epitaxiees fe/semi-conducteur iii-v : croissance, interdiffusions, proprietes physiques et magnetiques

• Auteur / Autrice : CLAUDE LALLAIZON
• Direction : ANDRE GUIVARCH
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Rennes 1

Résumé

Nous avons elabore des contacts metal ferromagnetique/semi-conducteur pour leurs applications potentielles en electronique de spin. Nous avons etudie leurs proprietes structurales, chimiques et magnetiques dont voici les principaux resultats. A temperature ambiante, le fer s'epitaxie correctement sur gaas, gasb, inp et gan(001) avec une structure bcc. L'etude du contact fe/gaas montre que les 3 premieres monocouches (mc) de fer deposees interagissent avec le substrat. Le fer croit de facon pseudomorphe et est fortement contraint. Le relachement des contraintes entre 30 et 40 mc s'accompagne d'une legere perte de coherence a l'interface entre les reseaux du fer et du substrat de depart (gaas, inp et gasb). Les proprietes magnetiques des couches epaisses de fer epitaxiees sur les substrats etudies sont caracteristiques du fer massif (anisotropie magnetique cubique). Par contre, les films de fer de 1,7 nm d'epaisseur presentent une anisotropie magnetique uniaxiale avec un axe de facile aimantation oriente selon l'azimut 110 du substrat sur gaas et alas, et 1-10 sur inp ou inas. Cette anisotropie magnetique n'est liee ni a une anisotropie de contrainte, ni a la nature des produits de reaction aux interfaces. L'etude approfondie du contact fe/gaas a permis de montrer clairement et pour la premiere fois, que la transition entre l'anisotropie uniaxiale et l'anisotropie cubique coincide avec la relaxation des contraintes dans le film de fer. Le recuit du contact fe/gaas(001) resulte dans la formation d'un compose ternaire fe 3gaas ferromagnetique epitaxie et en equilibre thermodynamique avec le substrat. Les couches tres minces du ternaire presentent une anisotropie magnetique uniaxiale d'axe facile oriente selon l'azimut 1-10 du substrat. Les interdiffusions dans les contacts fe/inp et fe/gasb sont a eviter car elles perturbent ou empechent la croissance epitaxiale du fer.