Elaboration par implantation ionique de nanoparticules de cobalt dans la silice et modifications de leurs propriétés sous irradiation d'électrons et d'ions de haute énergie

Elaboration by ion implantation of cobalt nanoparticles in silica layers and modifications of their properties by electron and swift heavy ion irradiations

• Auteur / Autrice : Céline D'Orléans
• Direction : Jean-Paul Stoquert, Claude Estournès
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de la matière condensée
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Strasbourg 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie électronique en transmission

Irradiation

Ions -- Implantation

Magnétisme

Nanoparticules

Résumé

L'objectif de ce travail est d'explorer les possibilités offertes par les faisceaux énergétiques pour élaborer des nanoparticules magnétiques dans la silice et d'en modifier les propriétés. Des ions Co+ ont été implantés à 160 keV à 2. 1016,5. 1016 et 1017 at. Cm-2,à des températures de 77, 295 et 873K. Nous avons montré la dépendance de la taille des particules de la fluence,et de façon plus prononcée,de la température d'implantation. La MET révèle la présence de particules d'un diamètre de l'ordre de 1 nm qui augmente jusqu'à 9,7 nm pour les implantations à 2. 1016 Co+. Cm-2 à 77K,et à 1017 Co+. Cm-2 à 873K,respectivement. Les traitements thermiques induisent un faible mûrissement des particules. L'irradiation à haute énergie provoque le mûrissement des particules pour des faibles fluences,et une déformation pour les fortes fluences induisant une anisotropie magnétique. Ces modifications ont été expliquées par des processus similaires à ceux impliqués dans le modèle de la pointe thermique.

This work aims to investigate the capability of ion irradiations to elaborate magnetic nanoparticles in silica layers, and to modify their properties. Co+ ions have been implanted at 160 keV at fluences of 2. 1016, 5. 1016 and 1017 at. Cm-2, and at temperatures of 77, 295 and 873K. The dependence of the particle size on the implantation fluence, and more significantly on the implantation temperature has been shown. TEM observations have shown a mean diameter varying from 1 nm to 9. 7 nm for implantations at 2. 1016 Co+. Cm-2 at 77K, and at 1017 Co+. Cm-2 at 873K respectively. Thermal treatments induce the ripening of the particles. Swift heavy ion irradiations also induces the ripening of the particles for low fluences, and an elongation of the particles for high fluences, resulting in a magnetic anisotropy. Mechanisms invoked in thermal spike model could also explain this anisotropic growth.