Anisotropie d'échange dans des agrégats de Co et Ni(x)Cu(1-x) déposés sur CoO (111)

Exchange anisotropy in Co and Ni(x)Cu(1-x) ferromagnetic nanoclusters

• Auteur / Autrice : Damien Le Roy
• Direction : Wolfgang Wernsdorfer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des matériaux
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Grenoble 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anisotropie

Résumé

Ce travail de thèse porte sur l'anisotropie d'échange dans les agrégats nanométriques de cobalt et d'alliage nickel-cuivre de 4-5 nm diamètre déposés sur des couches antiferromagnétiques CoO (111). Les agrégats étudiés sont élaborés par pulvérisation magnétron et condensation de vapeur d'atomes. La croissance de couches de CoO (111) sur substrat saphir est réalisée par pulvérisation réactive. Les propriétés magnétiques intrinsèques des agrégats sont d'abord présentées, avec pour la première fois une étude expérimentale du magnétisme d'agrégats nanome��triques nickel-cuivre, couvrant l'ensemble des compositions ferromagnétiques. Ces particules présentent une aimantation spécifique plus faible que dans l'alliage massif, ce qui pourrait être lié à leur structure icosaédrique. La croissance de couches CoO (111) sur alpha-Al203 (0001) et leurs propriétés structurales étudiées en diffraction de rayons X sont ensuite présentées. Nous avons mis en évidence une forte texture (111) et une anisotropie structurale, en partie liée à un miscut du substrat. Le couplage d'échange est étudié à la fois sur une assemblée de particules puis sur particules uniques en utilisant la technique micro-SQUID. Pour la première fois, des mesures de cycles d'aimantation sur des agrégats uniques ont été effectuées. Il ressort de cette étude que l'AF ne reste pas rigide et une configuration 'spin-flop' à la surface de l'AF.

This work reports on the exchange anisotropy in cobalt and nickel-copper nanoclusters of 4-5 nm in diameter deposited on CoO(111). Clusters are made by sputtering and gas-condensation technique and CoO (111) layers are obtained by reactive sputtering. We present the structural and intrinsic magnetic properties of the clusters, focusing on the first magnetic study of nickel-copper nanoclusters covering all the ferromagnetic compositions. Those particles exhibit a magnetization lower than in bulk, that could be linked to their icosahedra structure. Next, the growth and the structural properties of CoO (111) layers are presented. X-ray characterization and AFM observation show structural and surface morphology anisotropy in those films. We then present a magnetic study of F/AF exchange coupled system on clusters assembly and on single nanoparticles by means of IlSQUlD magnetometry. We demonstrate that the AF spins are not rigid and the interaction yields on 'spin-flop' in CoO.