Elaboration et intégration de couches minces de type oxyde spinelle dans des hétérostructures pour la spintronique

Development and integration of oxide spinel thin films into heterostructures for spintronics

• Auteur / Autrice : Ulrike Anne Lüders
• Direction : Jean-François Bobo, Josep Fontcuberta
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Nanophysique, nanocomposants, nanomesures
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Magnétorésistance

Spinelles

Mots clés libres

Spintronique

Nanomagnetisme

Filtre à spin

Effet tunnel

Nanocristaux

Ferrite

Résumé

Des couches minces à base de NiFe2O4 et CoCr2O4 ont été réalisées par pulvérisation cathodique sur des substrats d'oxydes, dans le but de les intégrer dans des hétérostructures pour l'électronique de spin. Il a été montré que la croissance épitaxiale permet la stabilisation de nouvelles phases de NiFe2O4 qui n'existent pas sous forme massive. Ces phases présentent une augmentation forte du moment magnétique ou la possibilité d'ajuster les propriétés électriques du matériaux. Nous expliquons l'augmentation du moment magnétique par une inversion partielle des sites cationiques du NiFe2O4, matériau dans lequel les ions Ni2+ sont répartis entre les deux sites de la structure spinelle. Les lacunes en oxygène sont susceptibles de favoriser un comportement conducteur en induisant des états de valence mixte Fe2+/3+ dans les sites octaédriques. Des couches minces de NiFe2O4 conducteur ont été utilisées comme électrodes ferrimagnétiques dans des jonctions tunnel. Une magnétorésistance significative a été mesurée, correspondant à une polarisation de spin de 40% de NiFe2O4 pratiquement constante en température. Le NiFe2O4 isolant a été incorporé avec succès en tant que barrière tunnel ferrimagnétique au sein de jonctions de type ''filtre à spin'', ce qui en fait la première structure de ce type réalisée avec des oxydes complexes. Il a été mis en évidence que les couches minces de CoCr2O4 ont une tendance forte à croître de manière tridimensionnelle de la forme des objets pyramidaux aux facettes parfaitement définies. Cette croissance auto-organisée de nano-objets et sa dépendance à l'égard des conditions de dépôt été étudiée en détail