Epitaxie du Mn sur Ag(100) : alliage de surface, instabilité et blocage cinétique de structures idéales du type Mn/Ag(100) et Ag/Mn/Ag(100) dans le domaine de la monocouche

Epitaxy of Mn on Ag(100) : surface alloy, instability and realization of ideal structures such as Mn/Ag(100) and Ag/Mn/Ag(100) in the monolayer range

• Auteur / Autrice : Philippe Schieffer
• Direction : Gérard Gewinner
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Mulhouse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couches monomoléculaires

Argent -- Alliages

Manganèse

Dispositifs à couches minces

Épitaxie

Résumé

Nous avons étudié la croissance du Mn sur un substrat Ag(100) pour des recouvrements allant jusqu'à 15 monocouches (MC). Les films de Mn sont déposés sous ultravide dans la gamme des températures comprises entre 80 et 450K. Les techniques d'analyse utilisées sont la photoémission angulaire, la diffraction de photoélectrons et d'électrons lents, la spectroscopie de diffusion d'ions et l'absorption des rayons X. Nous avons montré que jusqu'à 15MC et à température ambiante (T. A. ) Le Mn s'épitaxie et croit de manière pseudomorphe sur Ag(100). Pour les recouvrements supérieurs à 2MC le Mn adopte une structure tétragonale centrée. Sous 2MC, les atomes de Mn se trouvent dans un environnement cubique faces centrées avec le paramètre de réseau de l'Ag. De plus, pour les bas recouvrements (0-1,5MC) les atomes de Mn forment avec les atomes d'Ag un alliage substitutionnel épitaxique AgxMn1-x de deux monocouches d'épaisseur qui prolonge le réseau cfc du substrat Ag(100). Cependant, autour de la température ambiante l'interface Mn/Ag(100) se révèle instable au cours du temps : le système évolue vers une structure du type une monocouche de Mn recouverte par une monocouche d'Ag. Nous démontrons que la formation de cet alliage superficiel et l'instabilité sont dues à des processus d'échange atomique thermiquement actives. Ensuite, tirant profit des mécanismes cinétiques et énergétiques que nous avons identifiés, nous avons réussi à stabiliser une monocouche de Mn plane au-dessus de Ag(100) et une monocouche de Mn inversée : dans ces deux structures idéales les atomes de Mn adoptent un fort moment magnétique (4 magnétons de Bohr). Enfin, la monocouche de Mn au-dessus du substrat présente un diagramme de diffraction d'électrons lents qui a toutes les caractéristiques d'un arrangement antiferromagnétique c(2x2) dans le plan qu'on ne retrouve pas pour la monocouche de Mn inversée, tout du moins pour les températures supérieures à 80K.