Propriétés de transport de nanoparticules magnétiques de FeCo auto-organisées

Electronic transport properties of self-organized magnetic CoFe nanoparticles

• Auteur / Autrice : Reasmey Tan
• Direction : Marc Respaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Nanophysique, nanocomposants, nanomesures
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Magnétorésistance

Nanoparticules

Mots clés libres

Réseaux de nanoparticules

Blocage de Coulomb

Magnétorésistance tunnel

FeCo

Résumé

Je présente dans ce travail de thèse l’étude des propriétés de transport électronique de nanoparticules de FeCo auto-assemblées. Ces nanoparticules, métalliques et ferromagnétiques, sont obtenues par synthèse chimique et stabilisées par des ligands organiques. Deux types de systèmes ont été étudiés : des solides compacts issus directement de la synthèse (auto-assemblage spontané en réseau 3D) et des réseaux 2D obtenus après dépôt d’une solution de particules. Les mesures de magnéto-transport réalisées sur ces deux types d’échantillons nous ont donc permis d’étudier le rôle de la dimensionnalité et du désordre sur les propriétés de conduction. Les deux types de systèmes présentent à basse température un comportement typique du blocage de Coulomb. Quand un champ magnétique est appliqué, deux régimes de magnétorésistance (MR) sont observés : - Entre 1. 8 K et 10 K, des effets magnétorésistifs apparaissent pour des valeurs de champ magnétique supérieures au champ de saturation magnétique des particules. Un modèle phénoménologique basé sur la présence d’impuretés paramagnétiques localisées dans la barrière a été développé afin de reproduire les propriétés de cette MR. - En dessous de 1. 8 K, cette MR à fort champ disparaît et une MR classique reliée à l’aimantation des particules est mesurée. Enfin, des effets collectifs ont été observés sur certains échantillons. Ils se manifestent sur le transport électronique par des transitions hystérétiques entre deux modes de conduction distincts. L’application d’un champ magnétique induit la transition entre ces deux régimes. Dans des conditions optimisées, cette transition se révèle réversible, donnant lieu à un nouveau type de MR.

I report in this study the transport properties of self-assembled CoFe nanoparticles. These nanoparticles, which are metallic and ferromagnetic, are obtained by chemical synthesis and stabilized by organic ligands. Two types of systems have been studied: as-prepared solids resulting from spontaneous self-organization of the nanoparticles in 3D lattices and 2D lattices obtained by a deposition of a solution of nanoparticles. Thus, the magnetotransport measurements of both systems allow us to study the role of the dimensionality and the disorder on the electronic transport. All systems show at low temperature typical features of Coulomb blockade in arrays of nanoparticles. When an external magnetic field is applied, two regimes of magnetoresistance (MR) are observed : - The first one between 1. 8 K and 10 K is characterized by a MR which appears for values of the applied field larger than the saturation field of the nanoparticles. A phenomenological model based on magnetic impurities localized between the nanoparticles has been developed in order to describe the properties of this MR. - Below 1. 8 K, this high-field MR collapses and a classical MR related to the magnetization of the particles occurs. Finally, novel properties attributed to the collective behaviour of the nanoparticles have been observed in some samples. It is displayed in the electronic conduction by hysteretic transitions between two regimes of conduction. We show that an external magnetic field can induce the transition between both regimes. In optimum conditions, this transition is reversible and leads to a new mechanism of MR