Elaboration et caractérisation de nanostructures à base de germano-siliciures ferromagnétiques pour la récupération d'énergie

par Elie Georges Assaf

Thèse de doctorat en Physique et sciences de la matière. Matière condensée et nanosciences

Sous la direction de Alain Portavoce et de Sylvain Bertaina.

Le président du jury était Xavier Sauvage.

Le jury était composé de Alberto Castellero, Lisa Michez, Isabelle Berbezier.

Les rapporteurs étaient Najeh Thabet-Mliki, Fiqiri Hodaj.


  • Résumé

    Nous produisons aujourd’hui des systèmes électroniques à haut niveau d’intégration fonctionnelle que nous voulons souvent être portables et communiquant. En effet, tous les systèmes mobiles intègrent une batterie permettant leur fonctionnement sans être connectée à une source d’énergie extérieure jusqu'à une étape de recharge pendant laquelle la batterie est rechargée à partir du système électrique classique. Une des solutions envisagées pour augmenter l’autonomie des objets portables consiste à recharger la batterie grâce à la récupération d’énergies environnantes. L’objectif est de convertir une partie des sources d’énergie environnantes en électricité utilisable pour le fonctionnement du système autonome ou pour recharger partiellement sa batterie, permettant de repousser la recharge classique auprès d’une source électrique standard. La récupération d’énergie thermique par l’effet thermoélectrique est largement plébiscitée. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette thèse est de déterminer si une transition de phase magnétique dans un film mince ferromagnétique, comme pour une transition structurale, permet d’augmenter le coefficient Seebeck autour de la température de Curie (Tc) du matériau considéré. Pour ces raisons, notre choix s’est donc porté sur les composés ferromagnétiques Mn5Ge3 (Tc=300K) et MnCoGe (Tc=275K dans la structure hexagonale et 355K dans la structure orthorhombique). De plus, les Tc de ces deux composés peuvent être augmentées par dopage au C pour Mn5Ge3 et en substituant des atomes de Ge par du Si pour MnCoGe, nous laissant la possibilité d’ajuster la température de transition magnétique selon le domaine de température de fonctionnement visé

  • Titre traduit

    Elaboration and characterization of ferromagnetic germano-silicide nanostructures for energy harvesting


  • Résumé

    Nowadays, we produce electronic systems with a high level of functional integration that we often want to be portable and communicating. Indeed, all mobile systems include a battery for their operation without being connected to an external power source to a charging step during which the battery is recharged from the conventional electrical system. One of the solutions to increase the autonomy of portable objects is to recharge the battery through green energy harvesting. The objective is therefore to convert part of the green energy harvesting sources into usable electricity for the operation of the autonomous system or to partially recharge its battery, making it possible to repel the conventional recharge from a standard electrical source. The recovery of thermal energy by the thermoelectric effect is widely acclaimed. In this context, the main objective of this thesis is to determine if a magnetic phase transition in a ferromagnetic thin film, as for a structural transition, makes it possible to increase the Seebeck coefficient around the Curie temperature (Tc) of the material under consideration. For these reasons, we chose the ferromagnetic compounds Mn5Ge3 (Tc = 300K) and MnCoGe (Tc = 275 K in the hexagonal structure and 355 K in the orthorhombic structure). In addition, the Tc of these two compounds can be increased by C doping for Mn5Ge3 and by substituting Ge atoms with Si atoms for MnCoGe, leaving us the possibility to adjust the magnetic transition temperature according to the operating temperature range

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