Étude structurale et magnétique de monocristaux d’alliages Cobalt-Platine massifs et en couches minces : aspects statiques et dynamiques

Résumé. L'étude structurale et magnétique des couches minces Co_1-xPt_x / Pt / MgO(001) a permis de déterminer les paramètres pertinents pour l'obtention de couches d'alliage ordonnées de structure L1₀ présentant une aimantation perpendiculaire au plan de la couche et une forte anisotropie magnétique.
La structure et la microstructure des échantillons ont été étudiées par diffraction de rayons X et microscopie électronique en transmission. Les propriétés magnétiques ont été déduites de mesures de magnétométrie à SQUID, d'effet Kerr magnéto-optique et de microscopie à force magnétique.
La texture de la couche tampon de Pt détermine grandement celle de la couche d'alliage. Les mécanismes mis en jeu lors de la croissance des couches Co_1-xPt_x par co-dépôt et la relation entre l'ordre chimique dans la couche et l'anisotropie magnétique sont bien établis. Les couches déposées à haute température sont essentiellement constituées de régions 002 ordonnées séparées par des parois d'antiphase larges, mouillées par le désordre, et de grains colonnaires 111. L'aimantation des films passe progressivement d'une orientation dans le plan à une orientation hors du plan lorsque la température de dépôt augmente. L'énergie d'anisotropie magnétocristalline uniaxiale augmente avec le degré d'ordre apparent et atteint la valeur très élevée de 35.10⁶ ergs.cm^-3. Le champ coercitif, pour lequel une valeur maximale de 3.5 kOe a été obtenue sur la couche préparée à 410°C, révèle une sensibilité à la présence des grains 111. La taille des domaines magnétiques dans l'état désaimanté (~ 300 nm) est compatible avec le modèle de Kooy et Enz.
L'énergie de migration mesurée dans le monocristal CoPt₃ (H_M ~ 1.4 eV) montre clairement que l'apparition de l'ordre chimique dans les couches d'alliages Co_1-xPt_x, qu'il s'agisse des couches CoPt étudiées ici (E_A = 0.28 eV) ou des couches Co₃Pt et CoPt₃ (E_A = 0.3-0.5 eV), ne résulte pas d'un phénomène de diffusion en volume, mais de diffusion entre couches superficielles intervenant durant le dépôt. La mesure de l'ordre à courte distance par diffusion diffuse de neutrons pour le monocristal massif CoPt₃ a permis la détermination, par CVM inverse, des énergies d'interaction de paires jusqu'au sixièmes voisins.

Mots-clés : alliage - cobalt - platine - monocristal - substrat MgO - couche mince - anisotropie - coercivité

Sommaire

Chapitre introductif : Le système CoPt.
-------- PARTIE A ----  Etude structurale et magnétique des couches minces de CoPt.
Chapitre I : Elaboration des échantillons.
Chapitre II : Etude structurale de la phase L₁₀.
Chapitre III : Etude du magnétisme des couches d'alliage.
-------- PARTIE B ---- Etude du monocristal CoPt₃ massif par diffusion de neutrons.
Chapitre IV : Détermination des énergies d'interaction de paires par diffusion diffuse.
Chapitre V : Détermination de l'enthalpie de migration par diffusion inélastique.
------- ANNEXES ----
Annexe A1 : Détermination des paramètres de maille dans le plan et hors plan (couches minces Co_xPt_1-x/Pt/MgO).
Annexe A2 : Définition des grandeurs magnétiques utilisées et équations fondamentales.

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