Multicouches magnetiques co/cu et fe/cu epitaxiees sur silicium : vers de nouveaux capteurs magnetoresistifs

Co/cu and fe/cu magnetic multilayers epitaxially grown on silicon: towards new magnetoresistive sensors

• Auteur / Autrice : FRANCK GIRON
• Direction : PIERRE BOHER
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

Cette these concerne l'etude des proprietes structurales et magnetiques de multicouches co/cu et fe/cu epitaxiees sur silicium par pulverisation diode-rf. Dans un premier temps, la preparation du substrat si(100) et les conditions de depot du cuivre sont optimisees pour favoriser la croissance epitaxiale d'une couche tampon de cuivre. Le support cu/si (100) obtenu est ensuite utilise pour initier la croissance (100) des multicouches co/cu et fe/cu. Pour le cobalt, cette orientation est obtenue sur toute la gamme d'epaisseur exploree. Pour le fer, cette phase metastable n'est maintenue que si les couches de fer sont plus minces que celles de cuivre. Le fer se comporte alors comme un metal superparamagnetique ou ferromagnetique mais la magnetoresistance n'excede jamais 1%. Dans le cas des multicouches co/cu, l'amplitude de magnetoresistance oscille avec l'epaisseur de cuivre. La periode est de 1. 1 nm et le premier maximum observe (8%) est atteint pour 2. 25 nm de cuivre. On observe une anisotropie magnetique planaire liee a la texture (100) des plans de cobalt et, pour certaines epaisseurs de cuivre, un couplage antiferromagnetique entre les couches de cobalt voisines. La combinaison de ces deux proprietes conduit a des champs de saturation tres faibles. Les courbes d'aimantation et de magnetoresistance sont modelisees en tenant compte du couplage magnetique et de l'anisotropie dans le plan. Ceci permet de bien rendre compte de leur allure experimentale. Enfin l'accord theorie/experience est encore ameliore en introduisant une distribution effective de couplage reliee aux fluctuations d'epaisseur des couches