Croissance et magnétisme de nanoparticules organisées d'alliages sur surfaces d'or

par Yasmine Nahas

Thèse de doctorat en Physique du solide et milieux denses

Sous la direction de Sylvie Rousset.

Soutenue en 2009

à Paris 7 .

mots clés

• Nanostructures -- Propriétés magnétiques
• Magnétomètres
• Épitaxie
• Kerr, Effet

Résumé

Les propriétés magnétiques d'objets nanométriques attirent bien nombre d'études tant pour leurs applications technologiques que du point de vue fondamental. La croissance organisée permet de réaliser des nanostructures de tailles et de densités contrôlées. Ce travail présente des expériences à température variable de la croissance de divers éléments sur les surfaces Au(111) et Au(788) en utilisant un microscope à effet tunnel. Des caractéristiques communes sont extraites : alliages de surface à haute température, incorporation induisant des perturbations de la reconstruction en chevrons, confinement quasi unidimensionnel et chapelets d'îlots à basse température. Les propriétés thermodynamiques de chaque élément montrent une forte influence sur la croissance. Après une étude détaillée sur les éléments simples, la croissance d'alliages organisés a été pour la première fois effectuée. Des nanoplots d'alliages Fe-Pt bien caractérisés, de morphologie régulière et organisés sont obtenus. Des systèmes avec différentes concentrations d'atomes magnétiques peuvent être élaborés avec une forte résistance au recuit et un ordre à grande distance. Des mesures magnéto-optique par effet Kerr sur des nanostructures cœur-coquille Co-Au montrent une augmentation de l'énergie d'anisotropie magnétique. Au-delà de la morphologie, la structure atomique et les relaxations sont importantes pour interpréter les mesures magnétiques des nanostructures d'alliages.

Titre traduit

Growth and magnetism of organized nanostructures of alloys on gold surfaces

Résumé

The magnetic properties of nanometer size objects cause a large interest in technological applications as well as in the fundamental point of view. Ordered growth allows to obtain nanostructures with a controlled size and density. This work presents variable temperature experiments of the growth of various elements on Au(111) and Au(788) surfaces using a scanning tunneling microscope. Some common features are extracted: surface alloying at hight temperature, incorporation inducing perturbations of the herringbone reconstruction, quasi-unidimensional confinement and islands strings at low temperature. The thermodynamic properties of each element show a strong influence on the growth. After a detailed study on simple elements, the organized growth of alloys has been done for the first time. Fe-Pt alloys nanodots well characterized, regular in size and ordered, were obtained. Systems with various concentrations of magnetic atoms can be elaborated with a strong robustness to the annealing and a long range order. Magneto-optical Kerr effect measurements on Co-Au core-shell nanostructures show an increase of the magnetic anisotropy energy. Beyond the morphology, the atomic structure and the relaxations are important to interpret the magnetic measurements of alloy nanostructures.