Epitaxie assistee par plasma d'oxygene atomique de couches minces d'oxydes de fer sur -al 2o 3

• Auteur / Autrice : ERIC GUIOT
• Direction : MICHELE SAUVAGE SIMKIN
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

L'epitaxie assistee par plasma d'oxygene atomique est une technique particulierement bien adaptee a la croissance de couches minces d'oxydes de fer. Nous avons fait croitre selectivement des couches minces de -fe 2o 3(0001), fe 3o 4(111) et -fe 2o 3(111) sur la face (0001) de l'alumine -al 2o 3, en variant les temperatures de depot et la puissance d'oxydation. Nous avons mis en evidence par diffraction x en incidence rasante, une faible dilatation globale dans le plan, correlee a une contraction hors plan des couches minces d'oxydes de fer epitaxiees sur -al 2o 3(0001). Le mode de croissance observee par rheed est specifique a l'hetero-interface oxyde / oxyde consideree. Aux premiers stades de la croissance, le sous-reseau des atomes d'oxygene se dilate fortement dans le plan. Les cations ne s'ordonnent qu'au dela d'une epaisseur de un nanometre. La croissance de l'hematite s'initie par la formation d'une bicouche de structure feo. Elle transite ensuite par une structure spinelle, avant de relaxer vers sa structure corindon. Le depot s'initie par la formation d'ilots tridimensionnels qui coalescent. Le mode bidimensionnel qui suit s'accompagne de contractions en bord d'ilots monoatomiques. Par un calcul de diffusion multiple au seuil k de l'oxygene, nous avons explique les effets de polarisation apparaissant sur les structures fines du spectre d'absorption x. Pour cette experience un film de 8nm de -fe 2o 3(0001) epitaxie sur -al 2o 3(00001) a ete utilisee comme materiau modele. Un film identique a ete analyse par dichroisme lineaire au seuil l 2 , 3 du fer. La transition de morin (retournement des spins a 10\c en volume) est absente entre 77k et la temperature ambiante. Les couches minces de fe 3o 4(111) de 8 nm montrent un comportement magnetique anomal (absence de saturation) et nous avons mis en evidence par mfm des domaines magnetiques isotropes de 100nm environ. L'application des couches minces de magnetite et d'hematite a la preparation de vannes de spin et de jonctions tunnel est envisagee.