Добірка наукової літератури з теми "Alliages de Heusler – Propriétés électroniques"

Le stockage de l’hydrogène peut se faire par l’application de nombreuses techniques. Parmi lesquelles la méthode qui consiste à stocker l’hydrogène dans les métaux en formant des hydrures métalliques. Les alliages de nickel ont des applications potentielles intéressantes pour le stockage de l’hydrogène sous forme d’hydrure. L’objectif de notre travail est d’étudier en premier lieu le rôle de l’hydrogène sur la microstructure du nickel pur et de la température sur les propriétés électroniques de surface. Nous avons choisi d’introduire de l’hydrogène dans des échantillons massifs de nickel par chargement cathodique, en milieux aqueux à température ambiante. Cette technique conduit à la formation d’un hydrure de nickel NiH0.7. L’analyse par XPS a permis de suivre l’évolution des propriétés électroniques avant et après hydrogénation. Le spectre de la bande de conduction montre un remplissage de la couche Ni3d initialement incomplète associé à l’absorption d’hydrogène. D’autre part cette étude confirme que la température de maintien n’a pas une grande influence sur les propriétés électroniques de surface du nickel.

Le transfert de spin est un moyen de retourner l’aimantation d’une couche dans une jonction tunnel magnétique. Le courant nécessaire à cette tâche dépend des matériaux et dans le contexte actuel consommer moins est devenu un enjeu important. Une solution consiste à utiliser des matériaux ayant une forte polarisation en spin et un faible amortissement magnétique. Ces matériaux sont appelés demi-métaux ferromagnétiques. Du fait de l’existence d’un gap de spin chez les spins minoritaires au niveau de Fermi, ces composés possèdent une polarisation en spin de 100% et un faible amortissement magnétique. En théorie, certains Heusler, tels que Co1.5Fe1.5Ge et Co2MnSi, possèdent ces propriétés s’ils cristallisent dans la bonne phase cristallographique. En pratique, des mesures indirectes semblent confirmer ce comportement mais pourtant aucune preuve directe de cette demi-métallicité n’a été observée jusqu’à présent. C’est dans ce cadre que cette thèse s’inscrit. Après avoir déterminé les conditions de croissance de Co1.5Fe1.5Ge, à l’aide d’une série de mesure et notamment à l’aide de la diffraction anomale, nous avons déterminé l’ordre chimique complet de cet alliage qui est bien celui recherché. Les mesures des propriétés magnétiques donnent des résultats en accord avec la théorie. Mais l’utilisation de ce composé dans des jonctions tunnel magnétiques montre une faible magnétorésistance tunnel. La spectroscopie de photoémission résolue en spin nous a permis d’expliquer ces résultats. Dans le même esprit, nous nous sommes tournés vers le Co2MnSi, un composé qui semble plus prometteur où le gap de spin et de faibles valeurs d’amortissement magnétiques ont été mesurés
Spin transfer is one way of switching the magnetization of a layer in a magnetic tunnel junction. The current needed at this task depends on the materials and in the current context, consume less became an important issue. Materials with a high spin polarization and a low magnetic damping are one solution of this problem. They are called half metal ferromagnets. Because of the existence of a pseudo-gap in the minority spin channel at the Fermi energy, these compounds show a 100% spin polarization and an extremely low magnetic damping. In theory, some Heusler, such as Co1.5Fe1.5Ge and Co2MnSi, possess theses properties if they crystallize in the good crystallographic phase. In practice, there is strong indication of this behavior by mean of indirect techniques. However, no direct evidence of this pseudo-gap has been observed. It is in this context that this thesis is. After having determined growth conditions of Co1.5Fe1.5Ge, by mean of several techniques and especially by anomalous diffraction, we determined the complete chemical order which is the one we were looking for. Magnetic properties measurements show results in agreement with the theory. But the use of this compound in magnetic tunnel junctions shows low tunnel magnetoresistance. Spin resolved photoemission spectroscopy measurements explain very well these results. In the same spirit, we started to study Co2MnSi which seems more promising as this pseudo-gap and low magnetic damping have been observed

Au cours des dernières décennies les besoins en capacité de stockage ont explosé avec l’avènement de l’ordinateur. La crise énergétique que nous traversons au 21eme siècle nécessite le développement de nouveaux matériaux pour le stockage de l’information. C’est dans ce but que les physiciens ont développé de nouvelles façons de stocker l’information de façon à réduire la taille, la consommation énergétique et le coût de fabrication des mémoires tout en augmentant leurs capacités et la vitesse de traitement de l’information. Les recherches réalisées au cours de cette thèse visent à améliorer le stockage de l’information à l'aide des deux champs de recherches suivants :- Le premier se base sur l’utilisation de matériaux émergents dans le domaine de la recherche scientifique : les isolants topologiques. Ces matériaux possèdent des textures de spin particulières susceptibles de générer une conversion très élevée entre courant de spin et courant de charge. Cet état de la matière (non trivial topologiquement) peut s’avérer complexe à stabiliser et à imager. C’est l’objectif de la première partie de cette thèse où des isolants topologiques provenant de la famille des demi-Heusler sont fabriqués par épitaxie par jets moléculaires. La caractérisation structurale par diffraction des rayons X et électronique ainsi que par microscopie à effet tunnel et microscopie électronique à transmission confirme la croissance épitaxiale dans la structure désirée prédite comme ayant une topologie non triviale. La spectroscopie photoélectrique résolue en angle révèle la présence d'états linéaires autour du point Γ de la zone de Brillouin. Néanmoins, les surfaces de Fermi obtenues sont complexes et ne permettent pas de tirer des conclusions claires sur la nature non triviale des composés. Des mesures de transport ont été effectuées pour tester l'efficacité potentielle d'interconversion de nos composés et les expériences de spin Seebeck révèlent une conversion spin/charge deux à trois fois plus élevée dans nos isolants toplogiques comparés à un échantillon témoin de Pt.- La seconde étude réalisée afin d'améliorer les mémoires magnétiques conventionnelles porte sur l’anisotropie magnétique. Ici encore les alliages d’Heusler offrent une grande variété de composés permettant de répondre à ce but. La famille de composés Mn3Z (Z = Ge, Ga) a beaucoup attiré l’attention du fait de sa maille élémentaire tetragonalisée permettant de stabiliser une aimantation perpendiculaire et cela même dans une géométrie de film mince. Dans cette thèse, nous étudions les alliages Mn(100-x)Ga(x) et Mn(100-x)Ge(x) et parvenons à les stabiliser dans leur structure D0(22) offrant une aimantation perpendiculaire. Un zoom est ensuite porté sur des empilements (bicouches et super-réseaux) à base de Mn3Ge et composés d'un second alliage d'Heusler aux propriétés remarquables, la famille Co2MnZ' (Z' = Si, Ge). Les composés Co2MnZ' ont un comportement semi-métallique leur conférant un faible amortissement magnétique et une polarisation en spin de 100% au niveau de Fermi, deux propriétés très souhaitées pour des applications basées sur le couple transfert de spin. Nous développons donc ici des hétérostructures Mn3Ge/Co2MnZ' (bicouches et super-réseaux) et parvenons à faire croître les deux composés dans les structures souhaitées. Le système global possède une aimantation perpendiculaire (amenée par Mn3Ge), la dernière couche de l'empilement est un demi-métal magnétique (amené par Co2MnZ') et les épaisseurs utilisées pour les deux couches permet d'accorder les propriétés magnétiques et d'obtenir 100% de rémanence
Over the last decades, the needs in storage capacity as shot up with computing development. The energy crisis that we are going through in the 21th century requires to develop new fundamental materials for data storage. It was with this purpose that physicist develop new ways to store information in order to reduce device’s scale, energy consumption and manufacturing cost while memories’ size and information’s speed has shot up. The research conducted in this thesis make use of two different ways to improve data storage:- The first one is by using emerging materials in science, called topological insulator, that host peculiar spin texture predicted to generate very high spin-to-charge interconversion. This non-trivial state of matter can be complex to stabilize and image. This is the goal of the first part of this thesis where topological insulators coming from the half-Heusler family are engineered by molecular beam epitaxy. Structural characterization are carried out by X-ray and electronic diffraction along with scanning tunneling microscopy and transmission electron microscopy that confirm an epitaxial growth in the desired structure predicted to host a non-trivial topology. Angle resolved photoemission spectroscopy is performed and reveals the presence of linear states around the Γ point of the Brillouin zone. Nonetheless, the complex Fermi surfaces imaged do not allow to draw clear conclusions on the non-trivial nature of both alloys. Transport measurements were performed to test the potential interconversion efficiency of our compounds and spin Seebeck experiments revealed a spin-to-charge conversion two to three times higher in our TIs compared to a Pt control sample.- The second way chosen to improve conventional magnetic memories is by playing with magnetic anisotropy. Here again, Heusler family offers a vast variety of compounds allowing to fulfill this goal. The Mn3Z family compounds has attracted a lot of attention owing to their tetragonalized unit cell that allows to stabilize perpendicular magnetic anisotropy (PMA) even in a thin film geometry. In this thesis, we investigate Mn(100-x)Ga(x) and Mn(100-x)Ge(x) alloys and manage to stabilize them in their D0(22) structure that offers PMA. A peculiar zoom is then done on Mn3Ge-based stacks composed of a second Heusler alloy with remarkable properties, the Co2MnZ’ family (Z' = Si, Ge). Co2MnZ’ compounds have a half-metallic behavior making them very suitable for spin transfer torque related applications due to their low magnetic damping and full spin polarization at the Fermi level. Here we develop Mn3Ge/Co2MnZ' heterostructures (bilayers and superlattices) and manage to grow both compounds in the desired structures. The overall system is perpendicularly magnetized (thanks to Mn3Ge), terminated with a half-metal magnet (thanks to Co2MnZ') and the thicknesses used for both layers allow to tune the magnetic properties and obtained 100% of remanence

La famille des alliages d'Heusler regroupe plusieurs composés considérés comme étant des candidats de choix pour être intégrés en tant qu'électrode magnétique dans des dispositifs d'électronique de spin performants. Les plus intéressants de ces alliages présentent en effet des températures de Curie élevées, une demi-métallicité théorique ainsi qu'un faible coefficient d'amortissement de Gilbert. Expérimentalement, les résultats obtenus sont cependant généralement moins probants que ceux annoncés numériquement. La première partie de cette thèse est donc consacrée à l'étude ab initio d'hypothèses usuellement utilisées pour expliquer les différences entre mesures expérimentales et résultats théoriques. Des calculs basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité ont été effectués pour comprendre l'impact de défauts structuraux (désordres chimiques partiels, déformations tétragonales, lacunes) sur les propriétés électroniques et magnétiques statiques et dynamiques d'alliages full-Heusler massifs à base de Co (Co2MnSi, Co2MnSn, Co2MnAl et Co2FeAl). Dans la seconde partie de cette thèse nous proposons d'étudier, avec les mêmes outils numériques, les caractéristiques physiques d'hétérostructures "tout-Heusler" prometteuses pour l'électronique de spin et rares dans la littérature. Nous nous sommes concentrés sur les variations des propriétés électroniques aux voisinages des interfaces demi- métal/isolant (Fe2TiSi/Co2MnSi, CoTiAs/Co2MnSi) ou demi-métal/métal (Fe2VAl/Co2MnSi, RhNiSi/Co2MnSi) composant les multicouches étudiées. Les résultats obtenus démontrent l'intérêt certain de ces structures pour des applications en électronique de spin, telles que les vannes de spin ou les jonctions tunnel magnétiques
The Heusler alloy family contains several compounds considered to be prime candidates to be integrated as magnetic electrode into high-?performance spintronic devices. Some of these alloys indeed exhibit high Curie temperatures, have been predicted theoretically to be half-?metallic, and display a low Gilbert damping parameter. Nevertheless, the experimental results are generally less convincing than those reported numerically. The first part of this thesis is devoted to the ab initio study of hypotheses that are usually used to explain the differences between experimental and theoretical results. Calculations, based on the density functional theory, are then used to understand the impact of structural defects (partial chemical disorders, tetragonal deformation, vacancies) on the static and dynamic electronic and magnetic properties of Co-?based bulk full-Heusler alloys (Co2MnSi, Co2MnSn, Co2MnAl et Co2FeAl). In the second part of this thesis we propose to study, with the same numerical tools, the physical characteristics of "all-Heusler" heterostructures promising for spintronics and rare in the literature. We have focused on the variations of electronic properties in the vicinity of the "half-metal/insulator" (Fe2TiSi/Co2MnSi, CoTiAs/Co2MnSi) or "half-metal/non-magnetic metal" (Fe2VAl/Co2MnSi, RhNiSi/Co2MnSi) interfaces composing the studied multilayers. The obtained results highlight the interest of these structures for spintronic devices such as spin valves or magnetic tunnel junctions

L'électronique de spins est basée sur le principe que l'électron possède une charge mais aussi un spin. Cette nouvelle électronique est née de de la découverte de la magnétorésistance géante (GMR) par A. Fert et P. Grunberg en 1988 qui furent récompensés par le prix Nobel de physique en 2007. Ceci a révolutionné le domaine des capteurs de champ magnétiques ainsi que le stockage at le traitement de données. Les mécanismes de base de la GMR et la Magnéto Résistance Tunnel (TMR) repose sur la polarisation de spin, qui correspond à l'orientation préférentielle dans une direction du spin des électrons de conduction. Par conséquent, l'obtention de matériaux présentant à la fois une forte polarisation en spins et un faible coefficient d'amortissement dynamique fait aujourd'hui l'objet d'une recherche très importante. Dans ce domaine, l'alliage d'Heusler Co2MnSi est très prometteur car il est prévu qu'il soit demi-métallique (polarisation en spins de 100%), avec un coefficient d'amortissement en-dessous de 10-3, soit environ un ordre de grandeur plus faible que les matériaux ferromagnétiques habituellement utilisés en microélectronique. De plus sa température de Curie autour de 800 K lui assure une bonne stabilité thermique pour les applications à température ambiante. Dans ce travail, nous avons étudié les corrélations entre les propriétés structurales et magnétiques de cet alliage Pour atteindre notre objectif, nous avons mesuré l'évolution des paramètres magnétiques statiques et dynamiques du Co2MnSi en fonction du désordre atomique induit par irradiation aux ions He+ at 150 KeV. Pour cela, nous avons combiné plusieurs techniques expérimentales. Les échantillons sont d'abord fabriqués par pulvérisation cathodique sur des substrats MgO. Ils sont ensuite irradiés avec des ions He+ à 150 KeV Les propriétés structurales des échantillons ont été étudiées par diffraction de rayons X en conditions normales et résonante, par microscopie électronique à transmission (TEM), notamment en mode d'imagerie HAADF-STEM. Cette partie de notre étude a été réalisée en collaboration avec les laboratoires LAAS-CNRS à Toulouse et INA-ARAID à l'Université de Saragosse (Espagne). Les propriétés magnétiques statiques ont été mesurées par Effet Kerr Magneto optique (MOKE), et magnétométrie (PPMS) au laboratoire de LPCNO à Toulouse. Les propriétés dynamiques quant à elles ont été mesurées à l'aide d'un banc de mesure de résonance ferromagnétique large bande développé au CEMES pendant cette thèse. Les résultats obtenus ont montré le lien entre la déformation tétragonal de la cellule élémentaire et l'apparition d'un axe d'anisotropie uni axial dans le matériau. De plus, nous avons montré que les propriétés magnétiques et dynamiques étaient peu affectées dans la phase cristalline B2. En revanche, l'effet de l'irradiation ionique sur la phase cristalline L21 est d'augmenter le désordre de type Co/Mn qui s'accompagne d'une forte diminution de l'aimantation de de la constante d'échange ainsi que d'une augmentation de l'anisotropie cubique et du coefficient de relaxation dynamique
Spintronic, which involve electron's in addition to its charge, has emerged from the discovery of Giant Magnetoresistance (GMR) by A. Fert and P. Grunberg in 1988, rewarded by a Nobel Prize in 2007. It has revolutionized the field of sensor devices. The basic mechanism of GMR and also of the Tunneling Magneto Resistance (TMR) relies on the spin polarization. Therefore there is today an intense research to find materials with both high spin polarization and low damping coefficient for the development of new generation of spintronic devices. In this field, one promising route concerns the Co2MnSi (CMS) Heusler alloy which is predicted to be half metals (i.e.100% spin polarization), with a weak Gilbert damping coefficient below 10-3, about one order of magnitude below the usual ferromagnetic material used in microelectronics. Its high Curie temperature up to 800° K also provides stability for devices working at room temperature. In this work, we study the correlations between the structural and magnetic properties of the Co2MnSi. To achieve our goal, we measure the evolution of the static and dynamic magnetic parameters of the Co2MnSi alloy in which atomic disorder is induced by He+ ion irradiation at 150 KeV. The samples are grown by magnetron sputtering on MgO substrates and then irradiated with light He+ ions. In order to correlate the structural and magnetic modifications of the alloy we combined several experimental techniques. CMS structure was investigated by X-ray diffraction and Transmission Electron Microscopy (TEM), in particular HAADF-STEM imaging mode. The evolution of the static and dynamic magnetic properties of the samples has been measured by means of Magneto Optic Kerr Effect (MOKE), Physical Properties Measurements System (PPMS) at the LPCNO laboratory in Toulouse and Ferromagnetic Resonance (FMR). The FMR set-up has been developed at the CEMES during this PhD. The main results of this work consists of correlation between the tetragonal deformations of the crystalline structure followed by the appearance of uniaxial anisotropy in the material upon irradiation. Furthermore, we demonstrate that the magnetic parameters of the B2 order are slightly affected by irradiation. But for the L21 phase, static and dynamic magnetic properties are drastically affected by irradiation, by the decrease in magnetization saturation, and exchange constant due to the Mn/Co disorder type and an increase of the cubic anisotropy and dynamic relaxation

Corrélation entre les propriétés structurales et magnétiques des couches minces et nanostructures de Co₂FeAl 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 (dCFA), du type de substrat (MgO, Si et SrTiO₃ (STO)) ainsi que de la température de recuit (Ta) 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 dCFA et Ta 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/dCFA et avec Ta. 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
ACorrelation between structural and magnetic properties of Co₂FeAl thin films and nanostructures 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 (dCFA), the substrate (MgO, Si and SrTiO₃(STO)) as well as the annealing temperature (Ta) 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 dCFA or Ta 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/dCFA and with Ta. 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

Mesures de la photoconductivite, de la conductivite electrique et de l'absorption ir influence de la teneur en azote sur la largeur de la bande interdite; mise en evidence d'une augmentation de la densite d'etats proches du niveau de fermis et d'un elargissement de la queue des etats localises dans la bande interdite. Effets d'un dopage au bore. Mise en evidence d'une distribition de niveaux profonds sur lesquels se produit la recombinaison des porteurs majoritaires. Relations entre les proprietes des couches minces et les conditions de preparation

Le travail présenté consiste en la détermination expérimentale et en l’interprétation théorique des propriétés électroniques (résistivité et pouvoir thermoélectrique absolu : PTA) des alliage métalliques liquides cuivre-plomb et manganèse étain en fonction de la température et de la composition. Une nouvelle cellule de mesure simultanée de résistivité et de PTA a été mise au point. Elle utilise le fait que depuis les travaux de Roberts (1985), le tungstène peut être pris comme électrode de référence de PTA. Notre attention s’est plus particulièrement portée sur le système Cu=Pb qui présente un seuil de démixtion. Notre but était de déterminer si la présence d’un tel seuil a une influence sur les propriétés électroniques au –dessus de la courbe de démixtion. Nous avons étudié l’influence des fonctions d’interférence partielles de Bhatia-Thornton Snn et Snc qui ont par ailleurs été mesurées par diffraction de neutrons par la méthode de substitution isotopique. L’interprétation théorique du PTA des alliages métalliques peut être effectuée dans le cadre de la théorie de Ziman étendue. Le PTA est exprimé en fonction des facteurs de forme et des facteurs de structure. Les propriétés électroniques ont été calculées dans le cadre de la formule de Ziman étendue exprimée en fonction des déphasages en tenant compte de la dépendance en énergie du facteur de forme, (ca qui n’a pas été réalisé jusqu’ici, à notre connaissance, pour des alliages). Une « prémonition » de la zone de démixtion a été décelée au moyen du coefficient de température de la résistivité et du PTA. La prise en compte des fonctions d’interférence expérimentales améliore considérablement le calcul de la résistivité. Enfin, la contribution de la dépendance en énergie des déphasages rapproche beaucoup le pouvoir thermoélectrique calculé de la valeur expérimentale
In the present work we determine experimentally the electronic properties (resistivity and absolute thermoelectric power of metallic liquid alloys Cu-Pb and Mn-Sn. The theorical interpretation is in the frame work of Faber-Ziman theory. A new resistivity and TEP simultaneous measure cell has been elaborated. It is based on the fact that since the works of Roberts (1985), the tungsten can be taken as reference electrode for the TEP. Our attention has been fixed on the Cu-Pb system which presents a miscibility gap. Our aim was to determine if the presence of gap has an influence on electronic properties above the miscibility curve. We have studied the influence Bhatia-Thornton partials interference functions SNN and Snc which has been measured by neutron diffraction with the isotonic substitution method. The theoretical interpretation of the TEP of metallic ally can be realized according to the Faber-Ziman theory. The TEP is expressed as a function of energy dependent phase shifts. Anormal concentration dependence of the temperature coefficient of the resistivity and of the thermopower indicate some premonition of the phase separation. If we take into account the Bhatia-Thornton experimental interference functions, we improve considerably by resistivity calculation. Computation of TEP by using the energy dependence contribution the calculated TEP very new to the experimental one

Cette thèse a été conçue dans le but de déterminer les propriétés structurales, électroniques et optiques d'une grande variété de semi-conducteurs à liaisons tétraédriques, allant des plus covalents aux plus ioniques, des semi-conducteurs de type IV-IV aux semi-conducteurs de type I-VII. Pour cela nous avons utilisé un large éventail de méthodes de calcul, allant de l'empirique au premier principe en passant par le semi-empirique. Cette diversité de méthode nous a permis d'optimiser des résultats relatifs à chaque propriété étudiée. La notion d'ionicité a été définit et utilisée pour prédire la transition de phase structurale sous pression. Par ailleurs, l'effet d'alliage a été modifié en utilisant l'approximation du cristal virtuel (VCA). L'ensemble des résultats a été confronté à ceux de l'expérimental

Cette thèse s'inscrit dans le domaine des matériaux magnétiques pour les hyperfréquences. Les matériaux magnétiques les plus utilisés dans des dispositifs hyperfréquences sont des ferrites, en particulier les grenats qui ont un très faible amortissement magnétique (de l'ordre de 0,0001). La course à la miniaturisation dans les technologies actuelles, pose certains problèmes liés à l'intégration de ferrites dans les composants hyperfréquences. Ces matériaux, à base d'oxyde de fer, nécessitent généralement des températures de dépôt très élevées qui risquent d'endommager d'autres parties au sein d'un même circuit. Une solution réside dans l'utilisation de matériaux ferromagnétiques qui peuvent être déposés à des températures modérées. Cependant, ce type de matériaux présente habituellement des facteurs d'amortissement élevés les rendant ainsi peu compatibles avec les caractéristiques recherchés pour des composants hyperfréquences. Dans ce contexte, les alliages Heusler apparaissent particulièrement attrayants. En effet, ces derniers présentent une aimantation et une température de Curie élevées, et des calculs ab initio prédisent des facteurs d'amortissement extrêmement faibles. La première étape de ce travail a consisté à mettre au point un banc de résonance ferromagnétique capable d'étudier des matériaux dans le domaine hyperfréquence. Cette étape s'est suivie de l'élaboration de couches minces épitaxiales de Co2MnSi par pulvérisation cathodique sur substrat MgO (001) et MgO/Cr (001). Une étude structurale poussée (RHEED, diffraction X, microscopie électronique en transmission) a permis de vérifier la bonne qualité cristalline des couches. Leurs propriétés magnétiques ont été étudiées par des techniques statiques et dynamiques afin d'obtenir une caractérisation complète de leurs paramètres magnétiques en fonction de l'épaisseur du matériau : aimantation à saturation, constante d'échange, amortissement, facteur gyromagnétique, constantes d'anisotropie. L'obtention de ces paramètres a été assistée par une modélisation reposant sur des outils numériques développés pendant la thèse. Les échantillons étudiés présentent des faibles amortissements magnétiques compris entre 0,002 et 0,007. Les paramètres magnétiques (anisotropie magnétocristalline, facteur gyromagnétique) sont fortement modifiés avec l'implémentation d'une couche tampon de Cr. Cela suggère que les propriétés magnétiques dans les alliages Heusler, sous forme de couches minces, sont étroitement liées aux contraintes dans les interfaces. Ce travail de thèse est une première étape qui a montré que le Co2MnSi pourrait constituer une brique élémentaire pour la réalisation de composants hyperfréquences. L'ingénierie de la couche tampon s'annonce comme une clé pour rendre ces alliages compatibles avec les besoins des technologies actuelles. Cette thèse permettra, par la suite, d'étudier des systèmes plus complexes tels les cristaux magnoniques à base d'alliages Heusler
This thesis fits in the framework of magnetic materials for microwave applications. The magnetic materials most commonly used in microwave devices are ferrites, especially garnets, which have a very low magnetic damping (about 0. 0001). The needs of miniaturization in current technologies bring some problems related to the integration of ferrites in microwave components. Theses materials, containing iron oxides, generally require very high deposition temperatures that may damage other parts within a same circuit. One solution lies in the use of ferromagnetic materials, which can be deposited at moderate temperatures. However, this type of material usually has high damping factors making them incompatible with the characteristics desired in microwave components. In this context, the Heusler alloys are particularly attractive. Indeed, the latter have high magnetizations and Curie temperatures, and ab initio calculations predict extremely low damping factors. The first step of this work was to develop a Ferromagnetic Resonance setup capable of studying materials in the microwave domain. This step was followed by the preparation of epitaxial thin film of Co2MnSi, by sputtering deposition, on MgO (001) and MgO/Cr (001) substrates. A thorough structural study (RHEED, X-ray diffraction, transmission electron microscopy) allowed verifying the high crystalline quality of samples. Their magnetic properties were studied by static and dynamic techniques in order to provide a complete characterization of their magnetic parameters as a function of thickness: saturation magnetization, exchange constant, damping factor, gyromagnetic ratio, anisotropy constants. The samples studied show low magnetic damping factors ranging between 0. 002 and 0. 007. The magnetic parameters (magnetocrystalline anisotropy, gyromagnetic factor) are strongly modified with the implementation of a Cr buffer layer. This suggests that the magnetic properties of Heusler alloys thin films are closely related to strains at interfaces. This work shows that Co2MnSi could constitute a building bloc for the realization of microwave components. The buffer layer engineering is set to be a key to making these alloys compatible with the needs of current technologies. This work should make possible the study of more complex systems such as magnonic crystals based on Heusler alloys