Magnétisme et transport dans des films minces d'oxydes magnétiques hors stœchiométrie : une nouvelle voie vers les semi-conducteurs magnétiques ?

Magnetism and transport in non stœchiometric magnetic oxide thin films : a new way towards the magnetic semiconductors ?

• Auteur / Autrice : Wafaa Noun
• Direction : Niels Keller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matière, milieux réactifs et méthodes de la modélisation
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Versailles-St Quentin en Yvelines

Mots clés

Mots clés contrôlés

Propriétés magnétiques

Oxydes

Semiconducteurs magnétiques

Ablation laser (fabrication)

Yttrium -- Composés

Spintronique

Couches minces semiconductrices

Films magnétiques

Résumé

Cette thèse est dédiée à l’élaboration et à l’étude de propriétés physiques des nouveaux matériaux semi-conducteurs magnétiques, pour des applications dans le domaine de spintronique. Le but est de transformer un oxyde magnétique isolant en semi-conducteur tout en conservant ses propriétés magnétiques. En jouant seulement sur la stœchiométrie, on va créer des lacunes d’oxygène ou des lacunes cationiques qui se traduisent par un changement de type de porteurs vers ''n'' ou ''p''. Les films minces hors stœchiométrie sont préparés par la méthode d’ablation laser. Cette thèse rassemble une série de travaux sur trois matériaux de propriétés différentes : (i) étude in-situ et sans contact des propriétés optiques et électriques de nikelate de lantane LaNiO3±δ (LNO), utilisé comme électrode de base pour étudier les propriétés électriques dans des films magnétiques isolants ou semi-conducteurs ; (ii) étude de l’effet de la variation de la pression d’oxygène sur les propriétés physiques du grenat d’yttrium fer Y3Fe5O12±δ (YIG) et de l’orthoferrite d’yttrium fer YFeO3±δ (YFO). Ce dernier était également dopé par Zr4+ et Cu2+ pour réaliser un semi-conducteur magnétique de type ''n'' et ''p'' respectivement.

This thesis is dedicated to the development of new magnetic semiconductor materials for applications in the field of spintronics. The ultimate goal is to transform an insulating magnetic oxide into semiconductor while preserving its magnetic properties. In the present work it is shown that turning material stoichiometry, it is possible to create oxygen or cation vacancies in material which result in a change of carriers type into ''n'' or ''p''. Non-stoichiometric thin films are prepared by pulsed laser deposition. This thesis summarises research on three materials with different properties: (i) study in-situ and without contact of the optical and electric properties of lanthanum nikelate LaNiO3±δ (LNO), used as a basic electrode to investigate the electric properties in insulating or semiconductor magnetic films; (ii) study of the influence of the oxygen pressure variation on the physical properties of the yttrium iron garnet Y3Fe5O12±δ (YIG) and of the yttrium iron orthoferrite YFeO3±δ (YFO). The latter was also doped by Zr and Cu to realize a magnetic semiconductor of ''n'' and ''p'' type respectively.