Thèse soutenue

Croissance épitaxiale de films minces de Fe3O4 sur ZnO par PLD : une perspective pour la spintronique

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Auteur / Autrice : Ismail Madaci
Direction : Yves DumontOlena PopovaPhilippe Vennéguès
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 20/12/2023
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale INTERFACES : approches interdisciplinaires, fondements, applications et innovation
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe d’Etude de la Matière Condensée (GEMAC)
référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l'ingénierie et des systèmes (2020-....)
Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bénédicte Warot, Nathalie Viart, Isabelle Berbezier, Jean-Baptiste Moussy
Rapporteurs / Rapporteuses : Bénédicte Warot, Nathalie Viart

Résumé

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Ce travail de doctorat s'inscrit dans ledomaine de la science des matériaux pourl'électronique de spin. Notre objectif est de maîtriserla croissance épitaxiale du semi-métal Fe3O4, ayantune densité d'états entièrement polarisée, sur dessubstrats semi-conducteurs en ZnO, possédant unelongue cohérence de spin (dans la gamme dumicromètre). La combinaison réussie "Fe3O4/ZnO"constitue la première fondation nécessaire pour desétudes physiques sur l'injection de spin dans lesdispositifs. Dans ce travail, des réalisations notablesont été obtenues, en particulier les processus réussisde croissance épitaxiale pour Fe3O4 sur des substratsZnO(000±1), indépendamment de la polarité dusubstrat. Un contrôle précis de la pression partielled'oxygène pendant le dépôt a permis la synthèse defilms minces de Fe3O4 purs et stœchiométriques,avec des propriétés magnétiques ressemblant àcelles de Fe3O4 massif. L'étude a fourni desinformations sur l'influence de la température decroissance sur l'interface entre Fe3O4 et ZnO, ycompris les effets des couches tampon de FeOintentionnellement déposées. De plus, la recherches'est étendue pour explorer l'impact dudésorientation du substrat sur l'aimantationrémanente des films minces de Fe3O4. En utilisantdes techniques avancées de microscopieélectronique en transmission, une analysecomplète de la croissance épitaxiale a révélé diversdéfauts structuraux, fournissant unecompréhension approfondie des défis dans cedomaine de recherche.