Structure electronique, croissance et proprietes magnetiques de couches metalliques ultraminces et de superreseaux

par Daniel Stoeffler

Thèse de doctorat en Physique du solide

Sous la direction de François Gautier.

Soutenue en 1992

à Strasbourg 1 .

mots clés

Résumé

Les structures artificielles nanometriques suscitent un tres grand interet tant d'un point de vue fondamental que d'un point de vue applique. Ce travail theorique est consacre aux proprietes electroniques et magnetiques de quelques-uns de ces systemes. Nous etudions: (i) le magnetisme de films ultraminces de metaux de transition en fonction de l'environnement local (films isoles, deposes sur un substrat, pris en sandwich entre deux cristaux infinis et au sein d'un superreseau), (ii) la croissance de couches ultraminces deposees sur un substrat. Nous utilisons l'approximation des liaisons fortes et la methode recursive pour determiner la structure electronique. Nous etudions d'abord systematiquement les conditions de stabilite de phases ferromagnetiques et antiferromagnetiques des bandes; ensuite le magnetisme de films deposes sur un substrat magnetique ou non pour quelques cas representatifs. La majeure partie du travail est consacree aux sandwichs et aux superreseaux a base de couches ferro (fe, co et ni) et antiferromagnetiques (cr et mn). Nous mettons en avant le role important joue par (i) le couplage interfacial, (ii) l'ordre magnetique au sein des couches antiferromagnetiques (qui peut etre colineaire ou non), et par (iii) la qualite cristalline de l'interface. Nous etudions plus particulierement les couplages intercouches (quadratique, biquadratique), l'anisotropie d'echanges. . . En particulier, pour les superreseaux fe/cr et en accord avec les resultats experimentaux, nous obtenons un couplage entre couches de fer oscillant avec une periode de 2 monocouches de chrome. Enfin, nous relions le mode de croissance a la structure electronique de couches ultraminces deposees sur un substrat. Nous montrons que la croissance couche par couche n'est possible que pour de faibles epaisseurs (1 ou 2 monocouches)

Titre traduit

Electronic structure, growth and magnetic properties of metallic ultrathin layers and superlattices

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