Structure électronique au voisinage des défauts de la magnétite et des interfaces Fe3O4/MgO(001)

• Auteur / Autrice : Rémi Arras
• Direction : Lionel Calmels, Bénédicte Warot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Nanophysique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effet tunnel

Structure électronique

Défauts

Magnétite

Mots clés libres

Magnétite (Fe304)

Electronique de spin

Jonction tunnel magnétique

Défauts de structure

Parois d'antiphase

Demi-métal

Structure électronique (DFT)

Etats électroniques de défauts

Etats électroniques d'interface

Résumé

La structure électronique de la magnétite, Fe304, a été calculée pour expliquer pourquoi les jonctions tunnel magnétiques Fe304/Mg0/Fe304 ont une magnétorésistance inférieure à celle attendue, Fe304 étant demi-métallique entre les températures de Verwey (120 K) et de Curie (858 K). Les calculs DFT effectués dans différentes approximations (LSDA, LSDA+U, PBE0) ont permis de comprendre les modifications de structure électronique induites par les défauts de structure de la magnétite, qu'il s'agisse de défauts ponctuels (lacunes ou excès d'atomes d'oxygène ou de fer) ou de parois d'antiphase, ou par les interfaces Fe304/Mg0(001) des jonctions tunnel. Les états électroniques localisés près des défauts ou des interfaces, l'éventuelle perte de la demi-métallicité et les modifications de moments et de couplages magnétiques ont été analysés. La structure électronique de la ferrite de cobalt CoFe204, isolant ferrimagnétique pouvant être utilisé dans des filtres à spins, a également été étudiée. Mots-clés : Magnétite (Fe304), Electronique de spin, jonction tunnel magnétique, défauts de structure, parois d'antiphase, demi-métal, structure électronique (DFT), états électroniques de défauts, états électroniques d'interface.

The electronic structure of magnetite Fe304 has been calculated to understand why the magnetoresistance ratio of Fe304 /Mg0/Fe304 magnetic tunnel junctions is lower than expected, magnetite being a half-metal between the Verwey temperature (120 K) and the Curie temperature (858 K). The DFT calculations that have been performed with different approximations (LSDA, LSDA+U, PBE0) have enabled the understanding of the modification of the electronic structure induced by structural defects like point defects (vacancies or excess of oxygen or iron atoms) or antiphase boundaries, or by the Fe304/Mg0(001) interfaces of the magnetic tunnel junctions. The electron states localized in the vicinity of the defects or interfaces, the possible loss of the half-metallic character and the modification of the magnetic moments and of the magnetic coupling have been analyzed. The electronic structure of CoFe204, a ferrimagnetic insulator that could be used in spin filters, has also been studied.