Eléments actifs pour microsystèmes à base de nanostructures magnétostrictives au voisinage de la transition de réorientation de Spin

Active elements for microsystems based on magnetostritive nanostructures near the Spin reorientation transition

• Auteur / Autrice : Stève Masson
• Direction : Philippe Pernod
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Valenciennes

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microtechniques

Microactionneurs

Magnétoélasticité

Mots clés libres

Magnétoacoustique non-linéaire

Transition de réorientation de Spin

Films magnétostrictifs nanostructurés

Microbobines

Résumé

L'utilisation de films minces magnétostrictifs nanostructurés présente de nombreux intérêts pour la réalisation de microactionneurs, grâce à l'augmentation de sensibilité et aux non-linéarités géantes obtenues au voisinage d'une TRS artificiellement induite. Ce mémoire présente une étude de l'application de ces technologies à des microstructures. Des films multicouches de TbCo/FeCo avec des champs de saturation de l'ordre de 50 Oe sont réalisés, ce qui permet d'envisager l'utilisation d'éléments de commande miniatures. L'invariance des propriétés de ces films relativement à la nature des substrats (Si, AsGa, InP) est vérifiée. La localisation du film sur les structures est étudiée afin d'obtenir un actionnement optimal. Enfin sont exposés les procédés de réalisation technologique et les caractérisations de micromembranes et micropoutres de Silicium, la conception de microbobines de cuivre pour un actionnement intégré et les premiers pas effectués dans la fabrication d'une microvalve.

Using nanostructured magnetostrictive thin films offers many advantages for microactuators fabrication. Indeed, actuation in the vicinity of an artificially induced Spin Reorientation Transition enhances greatly its sensitivity and its non-linear behavior. This thesis presents a study for the application of this technology to microstructures. TbCo/FeCo multilayer films, whose saturation fields are near 50 Oe, are made, so that microscopic actuation can be considered. The nature of the substrates (Si, GaAs, or InP) is found to have no influence on magnetostrictive properties of the films. In order to maximize the amplitudes of displacement, the pattern and the localization of the film on structures are discussed. Finally, technological processes for silicon microcantilevers and microplates, and their characterizations are shown. The processing of copper microcoils for miniaturized elements of control and the first steps of design and fabrication of a microvalve are presented.