Couches minces de Ga2-xFexO3 par ablation laser pulsée : vers un matériau magnétoélectrique à température ambiante

Ga2-xFexO3 thin films by pulsed laser deposition : Towards a magnetoelectric material at room temperature

• Auteur / Autrice : Morgan Trassin
• Direction : Nathalie Viart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Propriétés électromagnétiques

Spintronique

Couches minces

Résumé

Le phénomène décrivant l’existence d’un couplage entre les propriétés électriques et magnétiques au sein d’un même matériau est appelé effet magnétoélectrique. Un tel effet permet d’envisager le contrôle de l’aimantation par un champ électrique et présente un grand intérêt dans le domaine de l’électronique de spin. Les mémoires magnétoélectriques basées sur cet effet combinent les avantages des mémoires ferroélectriques et des mémoires magnétiques. A ce jour, un seul matériau est référencé comme présentant un couplage magnétoélectrique à température ambiante : BiFeO3. Malheureusement, ce matériau est un ferroélectrique antiferromagnétique ; il ne possède donc pas d'aimantation rémanente. La recherche de matériaux magnétoélectriques à température ambiante présentant une aimantation rémanente non nulle est donc un défi à relever. Nous nous sommes intéressés au composé polaire et ferrimagnétique Ga2-xFexO3 (GFO) dont les propriétés magnétoélectriques ont été démontrées pour le monocristal. La synthèse de ce matériau sous forme de couches minces a été réalisée par ablation laser. Le rapport Fe/Ga a été augmenté afin d’obtenir une température de Néel supérieure à la température ambiante. Enfin l’élaboration et l’insertion d’électrodes inférieures conductrices ont permis une avancée vers les caractérisations électriques des couches minces de ce composé magnétoélectrique.

The phenomenon describing the coupling between electric and magnetic properties in a single phase material is called magnetoelectric effect. This effect allows an electrical control of the magnetization which is very promising for spintronic. Magnetoelectric memories would combine advantages of both ferroelectric and magnetic memories. BiFeO3 is the only material which presents magnetoelectric properties at room temperature. Unfortunately, this compound is ferroelectric and antiferromagnetic and therefore presents no resulting magnetization. There is a real need to find materials which present magnetoelectric properties at room temperature with a non zero magnetization. We focused on the polar ferrimagnetic compound Ga2-xFexO3 (GFO), the magnetoelectric properties of which are known in the bulk form. The thin films were synthesized by pulsed laser deposition. Modifying the Fe/Ga ratio allowed to increase the Neel temperature over room temperature. Finally, the elaboration and the insertion of bottom conducting electrodes opened new perspectives towards the electric characterization of this magnetoelectric material.