Croissance, mise en ordre chimique et relaxation des contraintes épitaxiales dans des alliages FePd et FePt - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2001

Croissance, mise en ordre chimique et relaxation des contraintes épitaxiales dans des alliages FePd et FePt

Résumé

The relaxation of strain in epitaxial FePd films, grown by MBE, has been studied thanks to RHEED, TEM and STM. The preferential relaxation by microtwins in well L10- ordered films grown on Pd layers has been described trough a quantitative use of STM images. This modification of the relaxation mechanism in ordered films is explained by the energy cost of ½<101> perfect dislocations in the L10 structure. This study outlined the role of the surface concerning the L10 ordering during growth: the ordering takes place at 300°C by a 'step-up' mechanism of Pd atoms at the surface, forming bi-atomic steps, and thus selecting one of the three possible variants of the ordered structure. The growth at temperatures lower than 300°C leads to the formation of well-ordered domains within a disordered film. This structure is explained by the high density of antiphase boundaries due to perfect dislocations taking on the relaxation of the epitaxial strain. Post growth annealing of disordered layers yielded ordered films with the 3 possible variants of the L10 structure. The proportion of the volume of each variant is set by the residual strain in the layer before annealing. The effect of irradiation by He+ ions proved to be dependant on the temperature during irradiation and on the initial structure of ordered particles in the alloy. Irradiation at 300°C of layer-by-layer-grown films improves the magnetic anisotropy: initialy in-plane magnetisation of FePd layers becomes perpendicular to the film, and FePt films become 100% remnant.
Nous étudions des films de FePd déposés par Epitaxie par Jets moléculaires sur MgO(001). La caractérisation des modes de relaxation de la contrainte épitaxiale a été menée pour différentes conditions de croissance. Une analyse quantitative d'images STM a permis d'expliquer un changement de mécanisme de relaxation dans les alliages ordonnés déposés sur Palladium. L'origine du micromaclage qui apparaît dans ces dernières couches réside dans un mécanisme de blocage des dislocations parfaites dans la structure ordonnée L10. Par ailleurs la mise en ordre selon la structure L10, lors de codépôts à plus de 300°C, se produit en surface, pendant la croissance, par un mécanisme de montée des atomes de Palladium qui construisent l'ordre L10 en formant des bicouches Pd/Fe. Ainsi s'explique la sélection d'un seul variant de la structure L10. L'étude des alliages déposés à température plus faible que 300°C montre des germes bien ordonnés dans une matrice désordonnée. Une explication de cette structure repose sur la forte densité de parois d'antiphase dues au mécanisme de relaxation. L'étude d'alliages initialement désordonnés puis recuits a souligné l'importance des mécanismes de diffusion lors de la croissance en montrant que l'on n'obtenait pas un ordre unidirectionnel par recuit. Il ressort par ailleurs de ces observations que les contraintes résiduelles dans la couche épitaxiée déterminent la proportion du volume occupé par chacun des variants de la structure L10. Enfin, l'effet de l'irradiation par des ions légers dépend fortement de la température lors de l'irradiation ainsi que de la structure initiale des échantillons. L'irradiation d'échantillons réalisés couche par couche se traduit par une augmentation marquée de l'anisotropie magnétique. Ceci permet de redresser l'aimantation perpendiculairement à la couche pour le FePd et d'amener l'alliage à 100% de rémanence pour le FePt.
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  • HAL Id : tel-00757727 , version 1

Citer

David Halley. Croissance, mise en ordre chimique et relaxation des contraintes épitaxiales dans des alliages FePd et FePt. Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2001. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00757727⟩
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