Corrélation entre les propriétés structurales et magnétiques des couches minces et nanostructures de Co2FeAl - Laboratoire des Sciences des Procédés et des Matériaux Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

Correlation between structural and magnetic properties of Co2FeAl thin films and nanostructures

Corrélation entre les propriétés structurales et magnétiques des couches minces et nanostructures de Co2FeAl

Résumé

Co2FeAl (CFA) is a very attractive Heusler alloy for spintronic applications. Their structural and magnetic properties depend strongly on the crystalline orientations and the interfaces quality. Therefore, the aim of this thesis is the study effects of the film thickness (d), the substrate (MgO, Si and SrTiO3 (STO)) as well as the annealing temperature on these properties. The structural analysis revealed a good epitaxial growth for films deposited on MgO and STO, in contrast to the Si substrate. The chemical order varies from the partially ordered B2 phase to the disordered A2 phase as a thickness or an annealing temperature decreases, regardless of the substrate. The ferromagnetic resonance (FMR) measurements show the superposition of a uniaxial and fourfold anisotropies for films grown on MgO and STO and only a weak uniaxial anisotropy for the samples grown on Si. The fourfold anisotropy is directly correlated to the crystal structure of the samples. The FMR and Brillouin light scattering measurements reveal the presence of a large negative perpendicular uniaxial anisotropy induced by CFA/MgO interface, which increases with 1/d and with annealing temperature. The relaxation mechanisms have carefully been studied and Gilbert damping coefficients of 0.0011 have been measured making CFA as a potential candidate for spin transfer torque-based devices. Finally, the study of submicron arrays of stripe obtained by patterning of the continuous CFA films reveals a spin waves quantization due to the finite stripes width.
Co2FeAl (CFA) est un alliage Heusler très attractif pour les applications en spintronique. Ses propriétés magnétiques et structurales dépendent fortement des orientations cristallines et de la qualité des interfaces. Ce travail de thèse a porté sur les effets de l'épaisseur (d), du type de substrat (MgO, Si et SrTiO3 (STO)) ainsi que de la température de recuit sur ces propriétés. Les analyses structurales ont montré que les couches déposées sur les substrats MgO et STO croissent avec épitaxie contrairement au cas de Si. Lorsque l'épaisseur et la température de recuit diminuent, l’ordre chimique évolue de la phase moyennement ordonnée B2 vers la phase plus désordonnée A2, quel que soit le substrat. Les mesures de résonance ferromagnétique (FMR) révèlent que les couches sur MgO et STO présentent une superposition d'anisotropies planaires uniaxiale et d’ordre 4, alors que seule une faible anisotropie uniaxiale est présente pour les couches CFA déposées sur Si. Cette anisotropie d’ordre 4 a été directement reliée à la structure cristalline de ces couches. Les mesures FMR et de diffusion Brillouin de la lumière ont mis en évidence la présence d’une grande anisotropie uniaxiale perpendiculaire négative, liée à l’interface CFA/MgO, qui augmente avec 1/d et avec la température de recuit. Les mécanismes de relaxation de l’aimantation ont été soigneusement étudiés et des coefficients d'amortissement de Gilbert de 0.0011 ont été mesurés, validant ainsi l’intérêt porté à ces alliages pour les applications dans les dispositifs à base de transfert de spin. Enfin, l’étude de réseaux de lignes submicroniques à base des couches minces de CFA a révélé une quantification des ondes de spin liée à la largeur finie des lignes.
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Dates et versions

tel-01097283 , version 1 (19-12-2014)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01097283 , version 1

Citer

Hanife Tuzcuoglu. Corrélation entre les propriétés structurales et magnétiques des couches minces et nanostructures de Co2FeAl. Physique [physics]. Université Paris 13, 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01097283⟩
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