Mécanismes de formation et propriétés magnétiques de couches minces de fer obtenues par dépôt d'agrégats de tailles contrôlées

par Jean-Pierre Perez

Thèse de doctorat en Sciences. Physique des matériaux

Sous la direction de Alain Perez.

Soutenue en 1994

à Lyon 1 .

Le jury était composé de Alain Perez.

mots clés

• Fer -- Couches minces -- Propriétés magnétiques
• Ablation laser (fabrication)
• Anisotropie
• Nucléation
• Mössbauer, Effet

Résumé

Le depot d'agregats de faible energie (lecbd) conduit, quelque soit l'element etudie, a la formation de couches minces nanostructurees, tres poreuses. Nous avons etudie la nucleation et la croissance de films minces elabores a partir d'agregats de fer de diverses tailles en phase libre, produits par une source a ablation laser, puis deposes sur divers substrats. Les premiers stades de formation des couches sont suivis par des mesures electriques in-situ et par met. La methode lecbd conduit a un pavage quasi aleatoire de particules de l'element, depuis les premiers stades de croissance jusqu'a la couche continue. Les couches minces resultantes, d'une epaisseur de 100 nm, sont constituees de nanocristallites de fer (cubique centre) dont le diametre moyen varie de 5 a 3 nm, suivant la temperature du substrat, 300k et 80k respectivement. La spectroscopie mossbauer en electrons de conversion effectuee sur ces echantillons, montre la presence majoritaire d'une phase de fer metallique pur, magnetiquement ordonnee et la presence d'oxyde de type fe#3#+ non magnetique, correspondant a une fine peau d'oxyde entourant les grains de fer pur. De plus, elle indique une repartition aleatoire des moments magnetiques dans la couche. Les proprietes magnetiques ont ete etudiees par spectrometrie de resonance ferromagnetique et magnetometrie a squid. Le comportement des films soumis a un champ magnetique, est interprete par le modele de l'anisotropie aleatoire (ram) mis au point pour l'etude de systemes magnetiques amorphes. Le modele ram, traduisant un comportement de type verre de spin, nous donne acces a des valeurs telles que, l'energie d'echange et l'anisotropie des grains, et met en evidence le fort couplage par echange de ces systemes nanocristallins

Titre traduit

Formation mechanisms and magnetic properties of iron thin films obtained by sizes controlled cluster deposition

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