Caractérisations structurale et magnétique d'agrégats de cobalt, fer et mixtes cobalt-argent noyés en matrice de niobium : étude des propriétés magnétiques d'un agrégat unique par magnétométrie à micro-SQUID

par Matthieu Jamet

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Véronique Dupuis et de Wolfgang Wernsdorfer.

Soutenue en 2001

à Lyon 1 .

Le jury était composé de Véronique Dupuis, Wolfgang Wernsdorfer.


  • Résumé

    Dans ce travail, une étude complète de la structure et des propriétés magnétiques d'agrégats de cobalt et fer noyés en matrice de niobium est réalisée et comparée aux premiers résultats obtenus sur des agrégats mixtes cobalt-argent. En particulier, les effets de taille comme le superparamagnétisme et l'anisotropie magnétique d'interface sont clairement mis en évidence. La source d'agrégats utilisée permet de les déposer avec une très faible énergie incidente sur le substrat, ils ne subissent donc ni déformation ni fragmentation. En évaporant simultanément une vapeur atomique sous ultra-vide, les agrégats sont enterrés dans une matrice métallique même si les éléments sont miscibles (comme le fer et le cobalt avec le niobium). La microscopie électronique à transmission permet de déterminer la distribution de tailles des agrégats synthétisés (3-4 nm). Leur structure cristallographique est celle du massif. L'interface agrégats/matrice est étudié grâce à l'absorption de rayons X : EXAFS pour la structure cristallographique locale et XPS pour la structure électronique. Une interface diffuse et magnétiquement morte est observée. L'épaisseur de cette interface diffuse dépend de la vitesse d'évaporation de la matrice. Ces résultats, déduits de mesures sur des assemblées d'agrégats, sont confirmés par des mesures in situ SEXAFS et XMCD sur la bicouche Co/Nb réalisée par MBE. Les mesures magnétiques sont ensuite réalisées sur des particules uniques. Des films de niobium contenant une très faible concentration d'agrégats sont gravés par lithographie électronique pour fabriquer des micro-SQUID. En appliquant un champ magnétique dans les trois directions de l'espace, il est possible de détecter le champ magnétique de retournement de l'aimentation d'un agrégat unique. La surface obtenue est une image de l'anisotropie magnétique dans la particule. L'utilisation du modèle de Stoner et Wohlfarth généralisé à 3D permet de calculer les constantes d'anisotropie et d'en discuter l'origine.


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  • Détails : 1 vol. (177 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 169-177

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