Elaboration et caractérisation de nanostructures Cu-Co : corrélation avec les propriétés magnétorésistives

Elaboration and characterization of Cu-Co nanostructures: correlation with the magnetoresistive properties

• Auteur / Autrice : Julien Bran
• Direction : Jean-Marie Le Breton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique - Science des Matériaux
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Rouen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences physiques mathématiques et de l'information pour l'ingénieur (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime....-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de physique des matériaux (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime1996-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie électronique en transmission

Sondes atomiques tomographiques

Dépôt électrolytique

Mécanosynthèse

Couches minces métalliques

Cobalt

Cuivre

Matériaux nanostructurés

Nanofils

Magnétorésistance

Mots clés libres

Tomographie par faisceau d'ions focalisés

Résumé

Ce travail de thèse a concerné l’étude de l’influence de la nanostructuration du système Cu-Co sur ses propriétés magnétiques et magnétorésistives. Dans un premier temps, l’alliage granulaire Cu80Co20 a été réalisé sous différentes formes : poudres, couches minces et nanofils. Les poudres d’alliage ont été réalisées par broyage mécanique et les couches minces et nanofils par électrodépôt. Cela a permis d’investiguer, d’une part, l’influence de la forme de l’échantillon et, d’autre part, l’influence de la technique d’élaboration sur la nanostructure et les propriétés magnétiques et magnétorésistives des échantillons. Dans un second temps, des nanofils multicouches Cu/Co ont également été réalisés par électrodépôt. Concernant les alliages granulaires obtenus, les analyses par sonde atomique tomographique et par microscopie électronique à transmission ont montré qu’aucune solution solide Cu-Co n’a pu être obtenue. En effet, les études de la littérature sur ce type de matériaux sont nombreuses mais peu d’entre elles ont été caractérisées jusqu’à l’échelle nanométrique. Ainsi, elles ont souvent conclue à l’obtention de solution solide à l’aide de la diffraction des rayons X. De plus, la présence d’un effet positif de la magnétorésistance à faible champ magnétique appliqué a pu être attribuée à la présence d’oxydes au sein du matériau. De plus, cette thèse a permis la mise en place de protocoles expérimentaux pour l’analyse à l’échelle nanométrique par microscopie électronique à transmission et par sonde atomique tomographique. De telles analyses ce sont avérées indispensable à la compréhension et à la corrélation complète des propriétés magnétiques et magnétorésistives.

This thesis concerned the study of the influence of the nanostructuration of the Cu-Co system on theirs magnetic and magnetoresistive properties. As a first step, the granular Cu80Co20 alloy was made in different forms: powders, thin films and nanowires. The alloy powders were produced by mechanical milling and thin films and nanowires by electrodeposition. This allowed to investigate, on one hand, the influence of the sample shape and, on the other hand, the influence of the elaboration technique on the nanostructure and the magnetic and magnetoresistive properties of the samples. In a second step, multilayered Cu/Co nanowires have also been made by electrodeposition. Concerning the granular alloys, the atom probe and transmission electron microscopy analyzes showed that no Cu-Co solid solution can be obtained. Indeed, studies in the literature on this type of materials are many, but few of them have been investigate down to the nanoscale. So, they concluded on the solid solution getting using the X-ray diffraction. In addition, the presence of a positive effect of the magnetoresistance at low applied magnetic field could be attributed to the presence of oxides in the material. Finally, this thesis has led to the development different experimental protocols for analysis at the nanoscale by transmission electron microscopy and atom probe tomography. Such analyzes are proved essential to the understanding and full correlation of magnetic and magnetoresistive properties.