Structural and magnetic properties of FePd thin films studied with Mössbauer spectrometry and X-rays diffraction
Etude des propriétés structurales et magnétiques des alliages FePd en couches minces par spectrométrie Mossbauer et diffraction de rayons X
Résumé
In this work, we are interested in the study of the structural and magnetic properties of thin films deposited on silicon and glass substrates which are: Fe85Pd15, Fe80Pd20, Fe64Pd36 and Fe56Pd44, as well as in the correlations which can be deduced from these properties. These thin films are prepared using the thermal evaporation technique by Joule effect. Moreover, these films have been analyzed by several techniques, namely: X-rays diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), Mössbauer spectrometry, SQUID magnetometer, alternating field gradient magnetometer (AFGM) and magnetic force microscopy (MFM). The XRD analysis revealed that the Fe80Pd20 and Fe64Pd36 samples are biphasic, and present a body centered cubic (bcc) α-(Fe, Pd) and a face centered cubic (fcc) FePd structure respectively. Furthermore, the samples Fe85Pd15 and Fe56Pd44 were observed to be monophasic and formed of a body centered cubic α-(Fe, Pd) phase and a face centered cubic FePd phase respectively. Concerning the Fe85Pd15, Fe80Pd20 and Fe64Pd36 alloys, we found that the α-(Fe, Pd) phase saturated at 20% of Pd and that the FePd phase appeared at this same concentration. Then, the Fe56Pd44 alloy deposited on silicon substrates was subjected to isothermal annealing, at 550 ° C for different holding times, in order to induce a transformation of the disordered FePd phase into the ordered L10FePd phase. The variation, as a function of time, of the transformed fraction of the ordered phase, revealed by XRD and SQUID, was found to obey to Avrami's law. Concerning the magnetic properties, we have found that the Fe64Pd36 alloy was also observed to present a transformation of the disordered FePd phase into the ordered L10FePd phase. This transformation is marked by the existence of an exchange coupling between the soft α-(Fe, Pd) phase and the hard L10FePd phase. This phenomenon has been confirmed by several techniques revealing, for instance, the shape of the hysteresis cycle characterized by a high coercive field and a high saturation magnetization.
Dans ce travail, nous nous intéressons à l’étude des propriétés structurales et magnétiques de films déposés sur des substrats de silicium et de verre, qui sont : Fe85Pd15, Fe80Pd20, Fe64Pd36 et Fe56Pd44, ainsi qu’aux corrélations qui peuvent être déduites de ces propriétés. Ces films minces sont élaborés par la technique d’évaporation thermique par effet Joule. Par ailleurs, ces films ont été analysés par plusieurs techniques, à savoir: la diffraction des rayons X (DRX), la microscopie électronique à balayage (MBE), la microscopie à force atomique (AFM), la spectrométrie Mössbauer, la magnétométrie SQUID, la magnétométrie à gradient de champ alternatif (AGFM) et la microscopie à force magnétique (MFM). L’analyse de DRX a révélé que les échantillons Fe80Pd20, Fe64Pd36 sont bi-phasiques et constitués d’une phase (Fe,Pd)-α cubique centrée (cc) et d’une phase FePd cubique à faces centrées (cfc). Par ailleurs, les échantillons Fe85Pd15 et Fe56Pd44 se sont avérés monophasiques et formés de la phase (Fe, Pd)-α, et de la phase FePd respectivement. Concernant les alliages, Fe85Pd15, Fe80Pd20et Fe64Pd36, nous avons trouvé, que la phase (Fe, Pd)-α se saturait à 20 % de Pd; et la phase ‘FePd’ apparaissait à ce même pourcentage. Ensuite, l’alliage Fe56Pd44 déposé sur le silicium a subit un recuit isotherme, à 550°C à différents temps de maintien, dans le but d’induire une transformation de la phase FePd désordonnée en la phase L10FePd ordonnée. La variation, en fonction du temps, de la fraction transformée de la phase ordonnée, révélée par la DRX et le SQUID, s’est avérée obéir à la loi d’Avrami. Concernant les propriétés magnétiques, nous avons trouvé que l’alliage Fe64Pd36, était également le siège de la transformation de la phase FePd désordonnée en la phase L10FePd ordonnée. Cette transformation est marquée par l’existence d’un couplage d’échange entre la phase douce (Fe, Pd)-α et la phase dure L10FePd. Ce phénomène a été mis en évidence par plusieurs techniques révélant, par exemple, la forme du cycle d’hystérésis caractérisée par un champ coercitif élevé et une aimantation à saturation élevée.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
|---|