Propriétés structurales et magnétiques de cobaltites de types CoV2O6 à structure unidimensionnelle avec un intérêt potentiel pour la spintronique

Structural and magnetic properties of unidimensional cobaltites CoV2O6 and the potential interest for spintronic

• Auteur / Autrice : Marc Lenertz
• Direction : Silviu-Mihail Colis
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance le 11/10/2013
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Turek
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Mentré, Aziz Dinia
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Niels Keller, Alain Pautrat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dépôt par laser pulsé

Semiconducteurs de basse dimensionnalité

Oxydes de cobalt

Cobalt -- Couches minces

Mots clés libres

CoV2O6

Couches minces épitaxiées

Ablation laser

Oxydes magnétiques

Basse dimensionnalité

Diffraction des neutrons

Anisotropie magnétique

CoV2O6

Epitaxial thin films

Pulsed laser deposition

Low-dimensional magnetic oxide

Neutron diffraction

Magnetic anisotropy

Résumé

Le but de ce travail de thèse est de réaliser des vannes de spin « naturelles » constituées d’un matériau unique. Le matériau en question doit contenir une alternance de feuillets magnétiques et non magnétiques et présenter différents états magnétiques. Ce système modèle ne présenterait alors ni d’inter diffusion ni de rugosité aux interfaces magnétiques/non-magnétiques et pourrait constituer un système modèle pour les études des phénomènes de transport dépendant de spin. Le CoV2O6 est un oxyde polymorphe de basse dimensionnalité. Les deux phases (α et γ) présentent chacune plusieurs plateaux d’aimantation induits par un champ magnétique. Le premier objectif est de comprendre la structure cristalline et magnétique de ce composé, ce qui a été réalisé par des mesures d’aimantation, de diffraction des rayons X et de neutrons sur des poudres et monocristaux. Les résultats de la phase α sont appuyés par des calculs ab initio. Le second objectif est de déposer ce matériau en couche mince afin d’analyser ses propriétés de transport. Des films épitaxiés de γ CoV2O6 ont été obtenus sur TiO2(100) et TiO2/Pt(111) par ablation laser. Le dépôt sur l’électrode de Pt montre la présence de six variants entrainant l’observation de plateaux d’aimantation supplémentaires.

The purpose of this work is to synthesize “natural” spin valves within one unique material. The material needs a crystalline structure formed by stacking magnetic and non-magnetic sheets as well as different magnetic states. Such model system could be used for the study of spin dependent transport properties as no-roughness or diffusion at the magnetic/non-magnetic interfaces is allowed. The polymorph low-dimensional oxide CoV2O6 is such a material. Both phases (α and γ) exhibit field induced magnetization plateaus. This study’s first aim is to understand crystalline and magnetic structures. Investigations were performed on powders and single crystals using magnetization measurements as well as X-ray and neutron diffraction measurements. The magnetic properties of α CoV2O6 were supported by ab initio calculations. The second aim is to grow CoV2O6 thin films in order to analyze further the transport properties. Epitaxial γ CoV2O6 thin films were obtained by pulsed laser ablation on both TiO2(100) and TiO2/Pt(111) substrates. Films grown on Pt electrode exhibit six variants which allows observing additional magnetization plateaus.