Caractérisation basse fréquence de ferrofluides et de couches minces magnétiques entourées par une nappe de courant, selon un design original

Low frequency caracterization of ferrofluids and magnetic thin films surrounded by a current sheet, according to an original design

• Auteur / Autrice : Ouissem Jalled
• Direction : Ali Siblini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Saint-Etienne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Films magnétiques

Fluides magnétiques

Résumé

Au cours de cette thèse j'ai d'abord étudié les propriétés magnéto-diélectriques de ferrofluides (essentiellement les variations de leur permittivité en présence d'un champ magnétique continu) puis la perméabilité de ces liquides magnétiques en utilisant la méthode du tore fendu. Parmi les objectifs du DIOM figure la réalisation de composants passifs hyperfréquences en couches minces. Celles-ci peuvent être obtenues au Laboratoire par pulvérisation cathodique radio-fréquence. Il est nécessaire de connaître leur perméabilité. Les méthodes décrites jusqu'ici dans la littérature sont bien adaptées à la mesure de couches à perméabilité élevée. La boucle de mesure, entourant la couche magnétique avec son substrat, est sensible à la contribution des deux milieux. Je propose une technique de mesure inductive ne prenant en compte que les caractéristiques de la couche déposée où la boucle de mesure n'entoure que la couche. Cette technique a été validée à plus grande échelle et des mesures préliminaires ont été effectuées sur des couches minces de BaM et de YIG déposées sur un substrat d'alumine. Ces mesures m'ont permis de détecter les différentes difficultés et sources d'erreurs et de les résoudre. Les dimensions du prototype sont relativement grandes (2cm X 5cm) ce qui, étant données les dimensions de la cible dont le diamètre est de 75mm, entraîne une certaine variation du profil de l'épaisseur des couches ; mais des essais n'utilisant que quelques rubans proches d'un bord de l'échantillon ont montré que cela n'entraînant pas d'erreur prohibitive. Ainsi une perméabilité relative voisine de 25 (YIG) est mesurable avec une précision de l'ordre de plus ou moins 10%

During this thesis I initially studied the magneto-dielectric properties of ferrofluids (primary variations of their permittivity in the presence of a d-c magnetic field) then the permeability of these magnetic liquids by using the method of the split torus. Among the objectives of DIOM laboratory is the realization of ultra high frequencies passive components with thin layers. Those can be obtained at the Laboratory by radio frequency cathodic sputtering. It is necessary to know their permeability. The methods described up to now in the literature are well adapted to measurement of layers with high permeability. The measurement loop, surrounding the magnetic layer with its substrate, is sensitive to the contribution of both media. I propose an inductive measurement technique taking into account only the characteristics of the layer desposited where the loop surrounds exclusively the layer. This technique was validated on a large scale and preliminary measurements were carried out on thin layers of BaM and YIG deposited on alumina substrate. These measurements enabled to detect the various difficulties and sources of error and to solve them. The prototypes dimensions are relatively large (2cm X 5cm) involving, being given the dimensions of the target (75 mm diameter), a certain variation of the layers' thickness profile. However some tests involving close the edge strips showed that it didn't lead to prohibitary errors. Finally, I could measure a relative permeability of 25 for thin film of YIG, with a precision of about 10%