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Thèse soutenue

Étude des propiétés magnétiques de multicouches métalliques par spectroscopie Mössbauer et mesures d'aimantation

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Auteur / Autrice : Christophe Aron
Direction : Pierrette Auric, Claudine Jeandey
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences des matériaux
Date : Soutenance en 1991
Etablissement(s) : Grenoble INPG
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'études nucléaires (Grenoble1956-2006) - Service de physique statistique, magnétisme et supraconductivité (Grenoble1990-2015)
Jury : Président / Présidente : Dominique Givord
Examinateurs / Examinatrices : Pierrette Auric, Claudine Jeandey, José Ramón Alameda
Rapporteurs / Rapporteuses : Jacques Déportes, Michel Piecuch

Résumé

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Dans ce mémoire, nous présentons les propriétés magnétiques de deux systèmes multicouches de natures cristallographiques très différentes: l'un est amorphe (les multicouches FeₓSi₁₀₀₋ₓ/si), alors que l'autre est monocristallin (les super-réseaux Fe/Ru). Dans ces deux cas, l'objectif est l'étude des propriétés magnétiques du système en fonction de l'épaisseur et de la composition des couches. La première partie de la thèse est consacrée aux multicouches amorphes FeₓSi₁₀₀₋ₓ/Si. Nous avons synthétise des multicouches amorphes par pulvérisation cathodique triode sur des substrats de kapton maintenus à 77 °K pour deux compositions différentes (x=62 et x=70). La structure des multicouches a été étudiée par diffraction de rayons-X. Nous avons ainsi constate que la température du substrat permet d'obtenir des échantillons entièrement amorphes et que l'alternance des couches est de bonne qualité si la longueur de modulation est supérieure à 20 Å. Mesures d'aimantation et spectroscopie Mössbauer ont permis de mettre en évidence des propriétés originales, telles que la décroissance du moment magnétique avec l'épaisseur de la couche de FeₓSi₁₀₀₋ₓ et l'apparition d'une anisotropie perpendiculaire pour les plus faibles épaisseurs de cette couche. Pour les plus grandes épaisseurs, l'aimantation suit la loi de Bloch en T3/2, caractéristique d'un comportement tridimensionnel. Aucun couplage entre couches n'a pu être observe. Un modèle décrivant l'évolution de la composition chimique dans une bicouche en fonction de l'épaisseur de chacun des constituants est propose; il permet de rendre compte des propriétés magnétiques étudiées. La seconde partie de la these est consacrée aux super-réseaux Fe/Ru. Les échantillons ont été synthétises par épitaxie par jets moléculaires au laboratoire mixte CNRS-St Gobain et caractérises par rheed et par diffraction de rayons-X. Ces super-réseaux hexagonaux ont des propriétés magnétiques originales, dues à la phase hexagonale dilatée du fer. Des mesures de spectroscopie Mössbauer ont permis de confirmer la qualité de l'épitaxie et de distinguer deux types d'atomes de fer: des atomes non-magnétiques dans les deux premières monocouches de fer à l'interface avec le ruthénium et des atomes magnétiques dans les couches suivantes. Le moment magnétique, parallèle au plan des couches, a été évalue à 2. µB. Un couplage entre les couches de fer apparait lorsque la couche de ruthénium est mince (13 Å)