Search

This thesis is devoted to the study of the magnetization dynamics excited by acoustic waves in layers of (Ga, Mn) As. In the first part, we present an experimental and theoretical study on the origin of the strong in-plane uniaxial magnetic anisotropy in (Ga,Mn)As layers, unexpected from the cubic crystalline structure. Assuming that this anisotropy has a magnetoelastic origin, we obtained by developing a k.p band model a linear dependence between the constant of magnetic anisotropy and the shear srain. Searching for a real shear strain arising from lattice relaxation, we perform anomalous x-ray diffraction. Working on a strongly anisotropic (Ga,Mn)As layer, the estimated εxy = 10-4 was not found although it lied an order of magnitude above the detection threshold. This ensemble of results indicate that the magneto-crystalline anisotropy planar can be described by an effective deformation as predicted by a non-isotropic distribution of the dimers of Mn. In the second part, we study the magneto-elastic coupling resonant in a layer of (Ga,Mn)As. Temporal and spatial detection of the magneto-acoustic dynamics has highlighted the presence of a non-linearity that arises solely from the surface acoustic wave (SAW) such as frequency and wave-vector doubling in time and space, the quadratic evolution of the precession amplitude at 2fSAW. A parametric oscillator model obtained by linearization of the Landau-Lifschitz-Gilbert (LLG) equation was adopted to understand the conditions leading to these non-linearities.; Ce travail de thèse est consacré à l'étude de la dynamique d'aimantation excitée par des ondes acoustiques dans des couches de (Ga,Mn)As. Dans la première partie, nous présentons une étude à la fois expérimentale et théorique sur l'origine de la forte anisotropie magnétique uniaxiale dans le plan de la couche (Ga, Mn) inattendue pour la structure cristalline cubique. En supposant que cette anisotropie est d'origine magnéto-élastique, nous avons obtenu en développant un modèle théorique k.p une dépendance linéaire entre les constantes d'anisotropie magnétique et la déformation de cisaillement. À la recherche d'une déformation de cisaillement réelle résultant de la relaxation du réseau, nous effectuons une diffraction des rayons X anomale. Travaillant sur une couche fortement anisotrope (Ga, Mn), la valeur estimée de εxy =10-4 n'a pas été trouvée bien qu'elle soit d'un ordre de grandeur au-dessus du seuil de détection. Ces résultats indiquent que l'anisotropie magnéto-cristalline planairene peut être décrite que par une déformation effective comme prédit pour une distribution non isotrope des dimères de Mn. Dans la deuxième partie, nous étudions le couplage magnéto-élastique résonant dans une couche de (Ga,Mn)As. La détection temporelle et spatiale de la dynamique magnéto-acoustique a mis en évidence la présence des signatures d'une non-linéarité provenant uniquement de l'onde acoustique de surface comme le doublement de fréquence et de vecteur d'onde, l'évolution quadratique de l'amplitude de précession à 2fSAW. Un modèle d'oscillateur paramétrique obtenu en linéarisant l'équation Landau-Lifschitz-Gilbert (LLG) est utilisé pour mieux comprendre les conditions menant à la non-linéarité.

Flexible and stretchable magnetic systems are of increasing interest for the development of electromagnetic devices conformable to non-planar surfaces. In this context, the objective of this thesis is to identify the relationships between irreversible mechanical phenomena (cracking and delamination) at large strains and magnetic properties of thin films of nanometric thicknesses (CoFeB and NiFe alloys) deposited on polymer substrate (Kapton®) by magnetron sputtering. In a first time, tensile tests coupled in situ with atomic force microscopy or electrical resistance measurements were used to study thin film multifissuration and subsequent localized debonding (buckles). These measurements made it possible to highlight areas of macroscopic strains for which each mechanism was predominant. In addition, the adhesion energy could be discussed and estimated from the monitoring of the buckles under applied strain. In a second step, ferromagnetic resonance measurements carried out ex situ made it possible to link the previously identified areas of strains to the evolutions of the magnetic anisotropy of thin films. In addition, a correlation between strain heterogeneities and Gilbert damping coefficient was found. Finally, the magnetomechanical properties of NiFe nanowires arrays have made it possible to highlight the advantage of nanopatterning for these deformable magnetic systems., Les systèmes magnétiques flexibles et étirables sont d’intérêt croissant pour le développement de dispositifs électromagnétiques conformables aux surfaces non planes. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’identifier des relations entre phénomènes mécaniques irréversibles (fissuration et délamination) aux grandes déformations et propriétés magnétiques de films minces d’épaisseurs nanométriques (alliages de CoFeB et NiFe) élaborés sur substrat polymère (Kapton®) par pulvérisation magnétron. Dans un premier temps, des essais de traction couplés in situ à la microscopie à forces atomiques ou des mesures de résistance électrique ont permis d’étudier la multifissuration des films minces et les décollements localisés (cloques) subséquents. Ces mesures ont permis de mettre en évidence des domaines de déformations macroscopiques pour lesquels chaque mécanisme était prépondérant. De plus l’énergie d’adhésion a pu être discutée et estimée à partir du suivi des cloques sous déformation. Dans un second temps, des mesures par résonance ferromagnétique effectuées ex situ ont permis de relier les domaines des déformations identifiés précédemment aux évolutions de l’anisotropie magnétique des films minces. De plus, une corrélation entre hétérogénéités de déformations et coefficient d’amortissement de Gilbert a été trouvée. Enfin, les propriétés magnétomécaniques de réseaux de nanolignes de NiFe ont permis de mettre en évidence l’intérêt de la nanostructuration pour ces systèmes magnétiques déformables.

The magnetic data storage is the most reliable way to store information. The perpendicular recording multiplied the storage density by ten with respect to the longitudinal recording. However, this reduction in the size of the information bits comes up against a physical limit, called the "superparamagnetic limit", which corresponds to a thermal instability of the magnetization. In order to push back this limit, it is therefore necessary to manufacture bits with strong anisotropy. But the more the grains have a large magnetic anisotropy the greater the field needed for writing must be. Thus, it's a great advantage of having a material with adjustable magnetic properties. By using materials with easily modifiable anisotropy energies, it is therefore not necessary to change the writing heads. It is with this in mind that we have chosen to study two bimetallic systems. The first is an alloy between a transition metal (Co) and a heavy earth-rare (Tb). The second system combines a transition metal (Fe) and a magnetically polarizable metal (Rh). In this work, we present results obtained on nanoparticles of Co80Tb20 and Fe50Rh50 of less than 10 nm in diameter, prepared by MS LECBD ("Mass Selected Low Energy Cluster Beam Deposition"). The samples, in the form of multilayers, are obtained by sequential deposition of nanoparticles and carbon _lm. First, a structural characterization (size dispersion, morphology, composition, crystallographic structure) by electron microscopy was carried out for both systems. Secondly, we have studied the magnetic properties of these nanoparticles by SQUID magnetometry and magnetic circular dichroism (XMCD). We will see, in the case of CoTb that the reduction in size leads to profound changes in its properties with respect to the massif, especially in the coupling between the magnetic sub-lattices of Co and Tb. In the case of FeRh, after having shown that a heat treatment makes it possible to obtain chemically ordered nanoparticles B2, we will see the influence of the size effects on the metamagnetic transition characterizing this alloy, L'enregistrement magnétique sur disque dur est aujourd'hui le moyen le plus fiable pour stocker l'information. L'enregistrement perpendiculaire magnétique a permis de multiplier par dix la densité de stockage par rapport à l'enregistrement longitudinal. Mais cette diminution de la taille des bits d'information se heurte à une limite physique, dite « limite superparamagnétique », qui correspond à une instabilité thermique de l'aimantation. Afin de repousser cette limite, il convient donc de fabriquer des bits avec une forte anisotropie. Mais plus les grains ont une grande anisotropie magnétique plus le champ nécessaire pour l'écriture doit être important. L'intérêt d'avoir un matériau aux propriétés magnétiques ajustables prend ainsi tout son sens. En utilisant des matériaux aux énergies d'anisotropies facilement modifiables, il n'est donc pas nécessaire de faire évoluer les têtes d'écriture. C'est dans cette optique que nous avons choisi d'étudier deux systèmes bimétalliques. Le premier est un alliage entre un métal de transition (Co) et une terre-rare lourde (Tb). Le deuxième système combine un métal de transition (Fe) et un métal magnétiquement polarisable (Rh). Dans ce travail, nous présenterons les résultats obtenus sur des nanoparticules de Co80Tb20 et de Fe50Rh50 de moins de 10 nm de diamètre, préparées par MS-LECBD (« Mass Selected Low Energy Cluster Beam Deposition »). Les échantillons, sous forme de multicouches, sont obtenus par dépôts séquentiels d'agrégats et de _lm de carbone. Dans un premier temps, une caractérisation structurale (dispersion de taille, morphologie, composition, structure cristallographique) par microscopie électronique a été réalisé pour les deux systèmes. Dans un second temps, nous avons étudié les propriétés magnétiques de ces agrégats par magnétométrie SQUID et dichroïsme magnétique circulaire (x-ray magnetic circular dichroism (XMCD)). Nous verrons, dans le cas du CoTb, que la réduction de taille entraine de profonds changements de ses propriétés par rapport au massif, notamment au niveau du couplage entre les sous-réseaux magnétiques de Co et de Tb. Dans le cas du FeRh, après avoir montré qu'un traitement thermique permet d'obtenir des agrégats chimiquement ordonnées B2, nous verrons l'influence des effets de taille sur la transition métamagnétique caractérisant cet alliage

We have deposited thin layers of Co on a semiconductor substrate Si(111), by electrochemical method, in potentiostatic and galvanostatic mode, and we have studied their topographic properties (AFM, MEB) and magnetic (RMN, effet Kerr, SQUID). Thanks to these different techniques, we could relate these properties to the growth modes and to the a priori identical deposition conditions, which lead to different morphologies and therefore different magnetic properties. We have developed a rigorous approach with a systematic control of the quality of the substrate in order to clarify the nucleation and growth modes as a function of the potential applied in chronoamperometry. A transition from an instantaneous nucleation mode to a progressive nucleation mode as a function of the applied potential is highlighted. Modeling with Scharifker-Hills model of nucleation and growth modes is consistent with AFM topography images. The growth is three-dimensional of a Volmer-Weber type and the magnetization is oriented in the plane. By NMR and also X-Ray Photoemission Spectroscopy (XPS), we could show that a layer of magnetically dead cobalt hydroxide layer forms at the interface with Si. In galvanostatic mode, grains with perfectly crystallized facets have magnetic domains located in most of the islands. We have also carried out a very critical study of the deposition / tearing techniques used in the literature showing that they are unsuitable for semiconductor substrates, a deposit remaining on the surface whatever the tearing technique chosen.; Nous avons réalisé des couches minces de Co sur un substrat semi-conducteur (Si(111)) par voix électrochimique, en mode potentiostatique et en mode galvanostatique, et étudié leurs propriétés topographiques (AFM, MEB) et magnétique (RMN, effet Kerr, SQUID), afin de relier ces propriétés aux modes de croissance et aux conditions de dépôt à priori identiques conduisent à des morphologies et donc des propriétés magnétiques très différentes. Nous avons développé une approche rigoureuse avec un contrôle systématique de la qualité du substrat de départ pour clarifier les modes de nucléation et de croissance en fonction du potentiel appliqué en chronoampérométrie. Une transition d’un mode de nucléation instantanée vers un mode de nucléation progressive en fonction du potentiel appliqué est mise en évidence. La modélisation à l’aide du modèle de Scharifker-Hills des modes de nucléation et de croissance est cohérente avec les images de topographie AFM. La croissance est tridimensionnelle du type Volmer-Weber et l’aimantation est orientée dans le plan. Par RMN et également X-Ray Photoemission Spectroscopy (XPS), nous montrons qu’une couche d’hydroxyde de cobalt magnétiquement morte se forme à l’interface avec le Si. En mode galvanostatique, des grains avec des facettes parfaitement cristallisés présentent des domaines magnétiques localisés dans la plupart des ilots. Nous avons également effectué une étude très critique des techniques de dépôt/arrachage employées dans la littérature montrant que celle-ci sont inadaptées aux substrats semi-conducteur, un dépôt subsistant sur la surface quel que soit la technique d’arrachage choisie.

This work is dedicated to the study of the magneto-optical properties of cobalt ferrite (CoFe2O4) nanoparticles (NP) dispersed in liquid as ferrofluid, or blocked in a solid silica matrix realized with a sol-gel method. This last dispersion is a magneto-optical composite material, obtained with a low temperature process which insures its compatibility with photonic integration technologies, to produce, in the future, integrated non-reciprocal devices. The aim of the study is, on one hand, to identify which kind of NP can improve the Faraday effect and the merit factor (ratio between the Faraday effect and the absorption) of the composite material. On the other hand, the aim is to give a better understanding of the link between the magneto-optical properties and the physical characteristics of the NP. The study has been led on NP synthetized and dispersed as ferrofluid in PHENIX laboratory (UMR CNRS 8234). Optical and magneto-optical measurements were made in Hubert Curien laboratory (UMR CNRS 5516) and completed by XMCD analysis in Synchroton SOLEIL. Results show that it is necessary to use a small size of NP (5 nm) to maximize the merit factor at a wavelength of 1,5 µm. The spectral analysis of the Faraday effect shows the influence of the cationic distribution of Co2+ et Fe3+ in the spinelle structure. Coupled to XMCD results, this analysis shows that it is necessary to maximize the quantity of Co2+ in tetraedric sites to maximize the Faraday effect at 1,5 µm and to obtain an uniaxial anisotropy which allows to orientate the NP during the gelification of the sol-gel matrix, Ce travail de thèse est consacré à l’étude des propriétés magnéto-optiques de nanoparticules (NP) magnétiques de ferrite de cobalt (CoFe2O4) sous forme liquide et lorsqu’elles sont bloquées dans une matrice de silice produite par voie sol-gel. Cette dernière dispersion constitue un matériau composite à activité magnéto-optique obtenu par un procédé basse température qui le rend totalement compatible avec les technologies d’intégration. A plus long terme, ce matériau pourra contribuer à l’intégration de composants non-réciproques. L’objectif de ce travail est d’une part l’identification du type de NP qui maximise la rotation Faraday et le facteur de mérite (rapport de la rotation Faraday à l’absorption) dans le but d’améliorer la qualité magnéto-optique du matériau composite. Et d’autre part, il s’agit d’améliorer la compréhension des phénomènes physiques liés aux effets magnéto-optiques de ces nanoparticules et le lien avec leurs caractéristiques physiques. L’étude est menée sur des NP magnétiques synthétisées et dispersées en phase aqueuse au laboratoire PHENIX (UMR CNRS 8234). Les mesures optiques et magnéto-optiques réalisées au laboratoire Hubert Curien (UMR CNRS 5516) ont été complétées par des mesures magnétiques XMCD au synchrotron SOLEIL. L’étude des différentes nanoparticules magnétiques a révélé que l’utilisation d’une petite taille de NP permet de multiplier par deux le facteur de mérite du matériau pour une longueur d’onde de 1,5 µm, soit une division par deux des pertes pour les composants magnéto-optiques visés. L’analyse du comportement spectral de l’effet Faraday illustre l’influence de la distribution cationique des ions Co2+ et Fe3+ dans la structure cristalline. Couplée aux mesures XMCD, l’analyse montre le besoin d’une localisation de l’ion Co2+ en site tétraédrique dans la structure spinelle pour maximiser l’effet Faraday à 1,5µm, et obtenir une anisotropie uniaxe qui permette une pré-orientation aisée des NP lors de la gélification

Lanthanide ions have been used successfully in the synthesis of single molecule magnets for more than a decade. This particular class of molecules shows slow relaxation of their magnetization from purely molecular origin. This property come mainly from the strong single ion anisotropy of these ions, and from their high magnetic moment. In the case of complexes with more than one spin carrier (3d, 4f metal or organic radical), coupling interactions can arise. These are called magnetic exchange. In this framework, ab initio calculations are a useful tool for magneto-structural correlations.; Les ions lanthanide sont employés avec succès pour la synthèse de molécules-aimants caractérisées par une relaxation lente du moment magnétique d’origine purement moléculaire. Ces propriétés sont principalement liées à la forte anisotropie intrinsèque de ces ions, ainsi qu’à leur moment magnétique intense. Dans le cas de complexes contenant plusieurs porteurs de spin (métaux 3d, 4f ou radicaux organiques), la proximité de ces centres peut induire entre ces derniers une interaction de couplage aussi appelée échange magnétique. La rationalisation de telles propriétés est notamment rendue possible par l’approche ab initio.

Lanthanide ions have been used successfully in the synthesis of single molecule magnets for more than a decade. This particular class of molecules shows slow relaxation of their magnetization from purely molecular origin. This property come mainly from the strong single ion anisotropy of these ions, and from their high magnetic moment. In the case of complexes with more than one spin carrier (3d, 4f metal or organic radical), coupling interactions can arise. These are called magnetic exchange. In this framework, ab initio calculations are a useful tool for magneto-structural correlations., Les ions lanthanide sont employés avec succès pour la synthèse de molécules-aimants caractérisées par une relaxation lente du moment magnétique d’origine purement moléculaire. Ces propriétés sont principalement liées à la forte anisotropie intrinsèque de ces ions, ainsi qu’à leur moment magnétique intense. Dans le cas de complexes contenant plusieurs porteurs de spin (métaux 3d, 4f ou radicaux organiques), la proximité de ces centres peut induire entre ces derniers une interaction de couplage aussi appelée échange magnétique. La rationalisation de telles propriétés est notamment rendue possible par l’approche ab initio.

Co2FeAl (CFA) is a very attractive Heusler alloy for spintronic applications. Their structural and magnetic properties depend strongly on the crystalline orientations and the interfaces quality. Therefore, the aim of this thesis is the study effects of the film thickness (d), the substrate (MgO, Si and SrTiO3 (STO)) as well as the annealing temperature on these properties. The structural analysis revealed a good epitaxial growth for films deposited on MgO and STO, in contrast to the Si substrate. The chemical order varies from the partially ordered B2 phase to the disordered A2 phase as a thickness or an annealing temperature decreases, regardless of the substrate. The ferromagnetic resonance (FMR) measurements show the superposition of a uniaxial and fourfold anisotropies for films grown on MgO and STO and only a weak uniaxial anisotropy for the samples grown on Si. The fourfold anisotropy is directly correlated to the crystal structure of the samples. The FMR and Brillouin light scattering measurements reveal the presence of a large negative perpendicular uniaxial anisotropy induced by CFA/MgO interface, which increases with 1/d and with annealing temperature. The relaxation mechanisms have carefully been studied and Gilbert damping coefficients of 0.0011 have been measured making CFA as a potential candidate for spin transfer torque-based devices. Finally, the study of submicron arrays of stripe obtained by patterning of the continuous CFA films reveals a spin waves quantization due to the finite stripes width., Co2FeAl (CFA) est un alliage Heusler très attractif pour les applications en spintronique. Ses propriétés magnétiques et structurales dépendent fortement des orientations cristallines et de la qualité des interfaces. Ce travail de thèse a porté sur les effets de l'épaisseur (d), du type de substrat (MgO, Si et SrTiO3 (STO)) ainsi que de la température de recuit sur ces propriétés. Les analyses structurales ont montré que les couches déposées sur les substrats MgO et STO croissent avec épitaxie contrairement au cas de Si. Lorsque l'épaisseur et la température de recuit diminuent, l’ordre chimique évolue de la phase moyennement ordonnée B2 vers la phase plus désordonnée A2, quel que soit le substrat. Les mesures de résonance ferromagnétique (FMR) révèlent que les couches sur MgO et STO présentent une superposition d'anisotropies planaires uniaxiale et d’ordre 4, alors que seule une faible anisotropie uniaxiale est présente pour les couches CFA déposées sur Si. Cette anisotropie d’ordre 4 a été directement reliée à la structure cristalline de ces couches. Les mesures FMR et de diffusion Brillouin de la lumière ont mis en évidence la présence d’une grande anisotropie uniaxiale perpendiculaire négative, liée à l’interface CFA/MgO, qui augmente avec 1/d et avec la température de recuit. Les mécanismes de relaxation de l’aimantation ont été soigneusement étudiés et des coefficients d'amortissement de Gilbert de 0.0011 ont été mesurés, validant ainsi l’intérêt porté à ces alliages pour les applications dans les dispositifs à base de transfert de spin. Enfin, l’étude de réseaux de lignes submicroniques à base des couches minces de CFA a révélé une quantification des ondes de spin liée à la largeur finie des lignes.

One of the major issues in the field of molecular magnetism is to better understand and predict the correlations between the structural properties of molecule-based compounds and their magnetic properties, all of which may be tunable using “bottom-up” synthesis methods. In particular, the understanding and control of the magnetic anisotropy at the atomic scale is essential, especially with the aim to design Single-Molecule Magnets (SMM) with higher blocking temperatures. In this context, this thesis work is focused on two mains subjects. The first part deals with the determination and the characterization of the local magnetic anisotropy in low-nuclearity molecular complexes based on transition ions. Polarised neutron diffraction (PND) allows us, for the first time, to directly access the local susceptibility tensor in a Low-Spin Fe(3+) mononuclear complex as well as in two, mononuclear and dinuclear, High-Spin Co(2+) complexes. This innovative approach leads to the establishment of unique and direct magneto-structural correlations, by relating the local magnetic principal directions with the coordination environment of the metallic ions and, in particular, with the local distortion axes. We have also carried out an original investigation by inelastic neutron scattering (INS) of a Mn(3+) thermo-induced spin-transition compound in both High-Spin (HS) and Low-Spin (LS) states. On the basis of this study, we were able to propose an anisotropic spin-Hamiltonian model in both HS and LS phases, and their relationships with the structure of the molecule are discussed. In a second more exploratory part of the thesis, we have performed by small-angle neutron scattering (SANS) a complete study of the structural and magnetic properties of Prussian blue analogues (PBA) ferromagnetic nanoparticles CsNiCr. The effects of size, organization and concentration on their superparamagnetic properties have been clearly highlighted. In particular, a strong magnetic contribution has been observed for the smallest particles (5 nm diameter) which results from the manifestation of a collective process, while the biggest (28 nm diameter) appear to be in a multi-domain state., Un des enjeux majeurs dans le domaine du magnétisme moléculaire est de mieux comprendre et prévoir, dans les composés à base moléculaire, les corrélations qui existent entre les propriétés structurales (modulables à partir de méthodes de synthèse de type « bottom-up ») et les propriétés magnétiques. En particulier, la compréhension et la maîtrise de l’anisotropie magnétique à l’échelle locale est primordiale, notamment en vue de concevoir des molécules-aimants avec de plus hautes températures de blocage. Dans ce contexte, ce travail de thèse s’organise autour de deux grands axes. La première partie se concentre sur la détermination et la caractérisation de l’anisotropie magnétique locale dans des complexes moléculaires d’ions de transition de faible nucléarité. La diffraction de neutrons polarisés (PND) nous a permis, pour la première fois, de mettre clairement en évidence le tenseur de susceptibilité magnétique locale dans un complexe moléculaire mononucléaire de Fe(3+) Bas-Spin ainsi que dans deux complexes, mononucléaire et dinucléaire, de Co(2+) Haut-Spin. Cette approche novatrice mène à l’établissement de relations magnéto-structurales claires et directes, en reliant les directions magnétiques locales propres à l’environnement de coordination des ions métalliques et en particulier aux axes locaux de distorsion. Nous avons également mené l’étude originale d’un complexe à transition de spin thermo-induite de Mn(3+) par diffusion inélastique de neutrons (INS) dans les deux phases Haut-Spin (HS) et Bas-Spin (BS). Cette étude nous a conduits à la proposition d’un modèle d’hamiltonien de spin anisotrope dans les deux états HS et BS, en relation avec la structure du complexe. Dans une seconde partie plus exploratoire de la thèse, nous avons mené une étude complète des propriétés structurales et magnétiques de nanoparticules ferromagnétiques d’analogue du bleu de Prusse CsNiCr, par diffusion de neutrons aux petits angles (SANS). Les effets de taille, d’organisation et de concentration sur leurs propriétés superparamagnétiques ont ainsi été clairement mis en évidence. En particulier, nous avons mis en exergue, pour les particules de plus petite taille (5 nm de diamètre), une contribution magnétique qui résulte de la manifestation d’un phénomène collectif, tandis que celles de plus grande taille (28 nm de diamètre) apparaissent être dans un état complètement multidomaine.

The purpose of this work is to synthesize “natural” spin valves within one unique material. The material needs a crystalline structure formed by stacking magnetic and non-magnetic sheets as well as different magnetic states. Such model system could be used for the study of spin dependent transport properties as no-roughness or diffusion at the magnetic/non-magnetic interfaces is allowed. The polymorph low-dimensional oxide CoV2O6 is such a material. Both phases (α and γ) exhibit field induced magnetization plateaus. This study’s first aim is to understand crystalline and magnetic structures. Investigations were performed on powders and single crystals using magnetization measurements as well as X-ray and neutron diffraction measurements. The magnetic properties of α CoV2O6 were supported by ab initio calculations. The second aim is to grow CoV2O6 thin films in order to analyze further the transport properties. Epitaxial γ CoV2O6 thin films were obtained by pulsed laser ablation on both TiO2(100) and TiO2/Pt(111) substrates. Films grown on Pt electrode exhibit six variants which allows observing additional magnetization plateaus.; Le but de ce travail de thèse est de réaliser des vannes de spin « naturelles » constituées d’un matériau unique. Le matériau en question doit contenir une alternance de feuillets magnétiques et non magnétiques et présenter différents états magnétiques. Ce système modèle ne présenterait alors ni d’inter diffusion ni de rugosité aux interfaces magnétiques/non-magnétiques et pourrait constituer un système modèle pour les études des phénomènes de transport dépendant de spin. Le CoV2O6 est un oxyde polymorphe de basse dimensionnalité. Les deux phases (α et γ) présentent chacune plusieurs plateaux d’aimantation induits par un champ magnétique. Le premier objectif est de comprendre la structure cristalline et magnétique de ce composé, ce qui a été réalisé par des mesures d’aimantation, de diffraction des rayons X et de neutrons sur des poudres et monocristaux. Les résultats de la phase α sont appuyés par des calculs ab initio. Le second objectif est de déposer ce matériau en couche mince afin d’analyser ses propriétés de transport. Des films épitaxiés de γ CoV2O6 ont été obtenus sur TiO2(100) et TiO2/Pt(111) par ablation laser. Le dépôt sur l’électrode de Pt montre la présence de six variants entrainant l’observation de plateaux d’aimantation supplémentaires.

Nanomagnets are at the limit between a molecular complex and the bulk state. From a fundamental standpoint, the effects due to the small size of the system and particularly the increasing surface to volume ratio are likely to bring about new properties. Nanoparticles have found numerous applications in areas such as magnetic information storage, catalysis, biotechnology, medical diagnostics and energy. In this work, nanoparticles of 1.5 to 5 nm in diameter were synthesized by low energy cluster beam deposition (LECBD) and encapsulated in different matrices. As a first step, model systems based on cobalt nanoparticles strongly diluted in different matrices were fabricated in order to study more precisely the intrinsic properties of the nanomagnets. The continuation of this work consisted in increasing the concentration of nanoparticles in order to characterize the influence of interactions on the macroscopic magnetic behavior of the particles. Finally, after the development of tools to accurately determine the properties of model systems, these tools have been applied to bimetallic systems of significant theoretical and applicative interest (FeRh and FeAu). In particular, this work shows that after annealing under ultrahigh vacuum, the FeRh alloy nanoparticles in a carbon matrix show a phase transition A1 to B2 with no trace of pollution or coalescence. This transition has been demonstrated structurally by high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) and magnetically by SQUID magnetometry and X-ray magnetic dichroism (XMCD)., Les nano-aimants se situent à la limite entre le complexe moléculaire et l'état massif. D'un point de vue fondamental, les effets dus à la taille réduite du système et en particulier les effets de surface sont susceptibles de faire apparaitre de nouvelles propriétés. Ces propriétés peuvent être à l'origine de nouvelles applications dans des domaines comme le stockage d'information magnétique, la catalyse, la biotechnologie, le diagnostic médical ou l'énergie. Dans ce travail, des nanoparticules de 1,5 à 5 nm de diamètre ont été synthétisés par low energy cluster beam deposition (LECBD) puis encapsulées dans différentes matrices. Dans un premier temps, des systèmes modèles à base de nanoparticules de cobalt fortement diluées dans différentes matrices ont été synthétisés dans l'optique de remonter le plus précisément aux propriétés intrinsèques des nano-aimants. La suite de ce travail a consisté à augmenter la concentration en nanoparticules dans ces échantillons afin de caractériser l'influence des interactions sur le comportement magnétique macroscopique des particules. Enfin, après l'élaboration d'outils permettant de déterminer précisément les propriétés de systèmes modèles, ceux-ci ont été appliqués à des systèmes bimétalliques à fort intérêts théorique et applicatif (FeRh et FeAu). Nous avons montré que, après recuit sous ultra-vide, les nanoparticules d'alliage FeRh en matrice de carbone présentent une transition de phase A1 vers B2 sans trace de pollution ni de coalescence. Cette transition a été mise en évidence structurellement par microscopie électronique à transmission haute résolution et magnétiquement par magnétométrie à SQUID et dichroïsme magnétique de rayons X.

Spintronic phenomena in magnetic tunnel junctions and thin films are very promising from both fundamental and application points of view. They are based on exploring spin of electron in addition to its charge and include interlayer exchange coupling (IEC), perpendicular magnetic anisotropy (PMA), giant (GMR) and tunnel magnetoresistance (TMR), Spin Transfer Torque (STT), Spin Hall Effect (SHE) and even inducing magnetism in non d elements including graphene. This thesis will include first-principles studies of spintronic phenomena which have been of high interest recently. First part is devoted to interlayer exchange coupling across insulating materials including MgO, SrTiO3, GaAs and ZnSe. The second part will include ab initio studies of perpendicular magnetic anisotropy at Fe|MgO interfaces and MTJs including the mechanism and its correlation to the Bloch state symmetry based spin filtering. In third part investigations of magnetic anisotropy and work function in Co|graphene interfaces will be presented. Next, it will be shown possibility of inducing and optimizing intrinsic magnetism in graphene nanomeshes. Final part will be devoted to inducing spin polarization and tuning Dirac point and magnetic order in graphene by means of magnetic substrate proximity effects., Phénomènes de spintronique dans les jonctions tunnel magnétiques et des films minces sont très prometteurs des deux points fondamentaux et l'application de vue. Elles sont basées sur l'exploration de spin d'électron en plus de sa charge et comprennent intercalaire couplage d'échange (CEI), l'anisotropie magnétique perpendiculaire (PMA), géante (GMR) et magnétorésistance tunnel (TMR), Couple de transfert de spin (STT), Spin effet Hall (SHE) et même induire du magnétisme dans les éléments non compris d graphène. Cette thèse comprendra premiers principes des études de phénomènes spintronique qui ont été d'un grand intérêt récemment. La première partie est consacrée à intercalaire couplage d'échange à travers les matériaux isolants dont le MgO, SrTiO3, GaAs et ZnSe. La deuxième partie comprendra des études ab initio d'anisotropie magnétique perpendiculaire au Fe | interfaces MgO et MTJ y compris le mécanisme et sa corrélation avec le spin Bloch symétrie Etat fondé de filtrage. Dans les enquêtes troisième partie de l'anisotropie magnétique et la fonction de travail dans les Co | interfaces graphène seront présentés. Ensuite, il sera montré possibilité d'induire et d'optimiser le magnétisme intrinsèque dans nanomeshes graphène. Dernière partie sera consacrée à l'induction de polarisation de spin et le réglage de Dirac point et ordre magnétique dans le graphène à l'aide d'effets de proximité magnétiques substrat.

Creation of spin polarization in non-magnetic semiconductors is one of the prerequisite for creation of spintronics based semiconductor devices. Germanium is interesting for spintronics applications due to its high carrier mobilities and its inversion symmetry that gives long spin lifetimes. In this manuscript, we discuss two approaches for electrical spin injection and detection in Germanium. The first approach is to use a tunnel barrier and a ferromagnetic metal as a spin injector. The tunnel barrier at the interface circumvents the conductivity mismatch problem. Two different spin injectors are used: Py/Al2O3 and CoFeB/MgO. The measurements are performed in three-terminal geometry and the proof of spin accumulation is given by Hanle measurements. In case of Al2O3, the spin accumulation is predicted to be in localized states at the oxide/Ge interface and the spin signal is observed up to 220 K. However in MgO based devices, true injection in Ge channel is predicted and spin signal of 20-30 µV is observed at room temperature. The second approach of using ferromagnetic semiconductor (Ge,Mn) as spin injector is also discussed. The structural and magnetic properties of (Ge,Mn) thin-films grown by low-temperature molecular beam epitaxy (LT-MBE) are studied. Depending on the growth parameters, crystalline/amorphous GeMn nanocolumns and Ge3Mn5 thin films or nanoclusters have been observed. Magnetic anisotropy in these nanostructures is also studied. Finally, the growth of (Ge,Mn) films on GOI substrates is shown and different ways to use (Ge,Mn) as a spin injector in Ge are discussed to achieve all-semiconductor based spintronics devices., Le développement de nouveaux dispositifs spintroniques à base de semi-conducteurs (SC) nécessite la création d'une population électronique polarisée en spin dans ces matériaux. De ce point de vue, le germanium est un matériau prometteur pour les applications en spintronique à cause de la forte mobilité des porteurs de charge ainsi que de la symétrie d'inversion du cristal diamant à l'origine de temps de vie de spin très longs. Dans ce manuscrit, nous discutons deux approches pour l'injection et la détection électrique de spins dans le germanium. La première approche consiste à utiliser une barrière tunnel et un métal ferromagnétique (FM) comme injecteur de spin. L'insertion d'une barrière tunnel à l'interface FM/SC permet de résoudre le problème fondamental du désaccord de conductivité. Nous avons utilisé deux injecteurs différents : Py/Al2O3 et CoFeB/MgO. Les mesures sont réalisées en géométrie à trois contacts et l'accumulation de spins dans le germanium est démontrée par la mesure de l'effet Hanle. Dans le cas d'une barrière d'Al2O3, les spins injectés s'accumulent sur des états localisés à l'interface oxyde/Ge et cette accumulation est observée jusqu'à 220 K. Dans le cas d'une barrière de MgO, les spins sont réellement injectés dans le canal de Ge et un signal de 20-30 µV est encore observé à température ambiante. Nous discutons dans la deuxième approche l'utilisation du semi-conducteur magnétique (Ge,Mn) comme injecteur de spins dans le Ge. Nous avons tout d'abord étudié les propriétés structurales et magnétiques de films minces de (Ge,Mn) fabriqués par épitaxie par jets moléculaires à basse température. En faisant varier les paramètres de croissance, nous avons pu observer des nanocolonnes de GeMn cristallines ou amorphes, ainsi que des films et des nanoparticules de Ge3Mn5. Nous nous sommes concentrés sur l'anisotropie magnétique de ces nanostructures. Finalement, la croissance de (Ge,Mn) sur GOI a été optimisée en vue de son utilisation comme injecteur de spins dans le germanium et différentes méthodes d'intégration de ce matériau dans les dispositifs de spintronique « tout semi-conducteur » sont discutées.

This thesis is devoted to the correlation of the structural properties at the atomic scale with the magnetic properties of (Pt/Co)3/Pt /IrMn multilayers with perpendicular exchange bias. Such multilayers are used in spintronics. A particular attention has been devoted to the structural characterization of the Co/IrMn interface. This interface plays a determining role in the exchange bias phenomenon, characterized by the exchange bias field HE . Investigation at the nanostructural scale has been carried out using atom probe tomography. Magnetic measurements were performed with a SQUID magnetometer. The results of magnetic measurements show that the insertion of a Pt spacer at the Co/IrMn interface increases HE for the multilayer in which the thickness of the Co layers (tCo ) is 0.4 nm, but decreases HE for the multilayer with tCo = 0.6 nm. Nanostructural analyses showed that in the absence of the spacer and for tCo =0.4 nm, Ir and Mn diffuse within the whole Co layer onto which the IrMn layer was deposited, while for tCo = 0.6 nm the Ir and Mn diffusion is much more reduced. On the other hand, whatever the thickness of the Co layer, the spacer reduces the Ir and Mn diffusion, thus acting as a diffusion barrier. Consequently, for multilayers with tCo = 0.4 nm, the spacer limits the interdiffusion at the Co/IrMn interface, leading to an increase of HE . The Ir and Mn diffusion in the Co layer being limited for the multilayer with tCo = 0.6 nm, the spacer moves away the Co spins from the Mn spins, leading to a decrease of HE .; Ce travail de thèse est consacré à la corrélation entre propriétés structurales à l'échelle atomique et propriétés magnétiques de multicouches (Pt/Co)3/Pt /IrMn à anisotropie d'échange perpendiculaire. Ces multicouches sont utilisées dans le domaine de l'électronique de spin. Une attention particulière a été portée à la caractérisation nanostructurale de l'interface Co/IrMn, cette interface jouant un rôle prédominant dans le phénomène d'anisotropie d'échange, caractérisée par le champ d'échange HE. L'étude structurale, réalisée principalement en sonde atomique tomographique a permis de révéler la structure des multicouches étudiées dont certaines couches sont d'épaisseur sub-nanométrique. Les résultats des mesures magnétiques ont montré que l'insertion d'une couche mince (spacer) de Pt à l'interface Co/IrMn augmente les valeurs de HE pour la multicouche dont l'épaisseur des couches de Co est tCo = 0,4 nm, mais diminue HE lorsque tCo = 0,6 nm. Les analyses nanostructurales montrent qu'en l'absence du spacer et pour tCo =0,4 nm, les atomes d'Ir et de Mn diffusent dans toute l'épaisseur de la couche de Co sur laquelle repose la couche IrMn alors que pour tCo = 0,6 nm la diffusion de ces atomes est beaucoup plus réduite. Quelle que soit l'épaisseur de la couche de Co, la présence du spacer réduit très fortement la diffusion d'Ir et de Mn, montrant ainsi que le spacer agit comme une barrière de diffusion. Pour tCo =0,4 nm, l'ajout du spacer, en limitant très fortement l'interdiffusion à l'interface entraîne l'augmentation de HE . Pour tCo =0,6 nm, la diffusion étant limitée, l'ajout d'un spacer entraîne une diminution de HE en raison de l'éloignement des spins de Co et Mn.

This thesis is devoted to the correlation of the structural properties at the atomic scale with the magnetic properties of (Pt/Co)3/Pt /IrMn multilayers with perpendicular exchange bias. Such multilayers are used in spintronics. A particular attention has been devoted to the structural characterization of the Co/IrMn interface. This interface plays a determining role in the exchange bias phenomenon, characterized by the exchange bias field HE . Investigation at the nanostructural scale has been carried out using atom probe tomography. Magnetic measurements were performed with a SQUID magnetometer. The results of magnetic measurements show that the insertion of a Pt spacer at the Co/IrMn interface increases HE for the multilayer in which the thickness of the Co layers (tCo ) is 0.4 nm, but decreases HE for the multilayer with tCo = 0.6 nm. Nanostructural analyses showed that in the absence of the spacer and for tCo =0.4 nm, Ir and Mn diffuse within the whole Co layer onto which the IrMn layer was deposited, while for tCo = 0.6 nm the Ir and Mn diffusion is much more reduced. On the other hand, whatever the thickness of the Co layer, the spacer reduces the Ir and Mn diffusion, thus acting as a diffusion barrier. Consequently, for multilayers with tCo = 0.4 nm, the spacer limits the interdiffusion at the Co/IrMn interface, leading to an increase of HE . The Ir and Mn diffusion in the Co layer being limited for the multilayer with tCo = 0.6 nm, the spacer moves away the Co spins from the Mn spins, leading to a decrease of HE ., Ce travail de thèse est consacré à la corrélation entre propriétés structurales à l'échelle atomique et propriétés magnétiques de multicouches (Pt/Co)3/Pt /IrMn à anisotropie d'échange perpendiculaire. Ces multicouches sont utilisées dans le domaine de l'électronique de spin. Une attention particulière a été portée à la caractérisation nanostructurale de l'interface Co/IrMn, cette interface jouant un rôle prédominant dans le phénomène d'anisotropie d'échange, caractérisée par le champ d'échange HE. L'étude structurale, réalisée principalement en sonde atomique tomographique a permis de révéler la structure des multicouches étudiées dont certaines couches sont d'épaisseur sub-nanométrique. Les résultats des mesures magnétiques ont montré que l'insertion d'une couche mince (spacer) de Pt à l'interface Co/IrMn augmente les valeurs de HE pour la multicouche dont l'épaisseur des couches de Co est tCo = 0,4 nm, mais diminue HE lorsque tCo = 0,6 nm. Les analyses nanostructurales montrent qu'en l'absence du spacer et pour tCo =0,4 nm, les atomes d'Ir et de Mn diffusent dans toute l'épaisseur de la couche de Co sur laquelle repose la couche IrMn alors que pour tCo = 0,6 nm la diffusion de ces atomes est beaucoup plus réduite. Quelle que soit l'épaisseur de la couche de Co, la présence du spacer réduit très fortement la diffusion d'Ir et de Mn, montrant ainsi que le spacer agit comme une barrière de diffusion. Pour tCo =0,4 nm, l'ajout du spacer, en limitant très fortement l'interdiffusion à l'interface entraîne l'augmentation de HE . Pour tCo =0,6 nm, la diffusion étant limitée, l'ajout d'un spacer entraîne une diminution de HE en raison de l'éloignement des spins de Co et Mn.

We have studied in this Ph.D work the structural and magnetic properties of CoxPt1-x nanoparticles epitaxied on Au(111) . Our study of a growth of the nanostructures, realized by scanning tunneling microscopy shows that the use of Au(111) auto-organized surface allows to achieve organized growth for platinum concentration as high as 50%. We also show a modification of the morphology of the nanoislands which is function of their composition. Indeed, CoxPt1-x nanostructures exhibit an ambilayer morphology (i.e. the simultaneous presence of monolayer and bilayer parts). This fact seems specific to alloyed nanostructures. Molecular dynamics simulations allow us to show that this morphology results from kinetic considerations. Indeed, cobalt has a strong lattice parameter misfit. This allows cobalt to climb onto the 2nd layer with a small activation energy. This, despite the high mixing enthalpy of the (Co,Pt) system, a partial demixtion occurs in the nanostructures, associated to a cobalt enrichment of the upper layer. Fitting of the magnetization cycles (obtained using x-ray magnetic circular dichroism) at different temperatures and angles of magnetic field allows us to show that the magnetic anisotropy of the islands decreases as function of increasing of platinum concentration. We analyzes this result using a phenomenological pair model which shows the highly anisotropic aspect ratio of the nanostructures (one or two atomic layers) is the source of this variation., Dans ce travail de thèse, nous avons étudié la structure et les propriétés magnétiques de nanoparticules CoxPt1-x épitaxiées sur une surface Au(111). Notre étude de la croissance des nanostructures, réalisée par microscopie à effet tunnel, a montré que l'utilisation d'une surface auto-organisée Au(111) permettait d'obtenir une croissance organisée d'ilots pour des concentrations en platine allant jusqu'à 50%. Nous avons également mis en évidence une modification de la morphologie des nanostructures en fonction de leur composition. En effet, les ilots d'alliage CoxPt1-x présentent une morphologie ambicouche (i.e. la présence simultanée de parties monocouche et bicouche) qui semble propre aux nanostructures d'alliage. Des simulations de dynamique moléculaire nous ont permis de démontrer que cette morphologie résultait de considérations cinétiques. En effet, le cobalt présente un désaccord de paramètre de maille important avec l'or, ce qui lui permet de monter en 2e couche via une faible énergie d'activation. Ainsi, malgré la forte enthalpie de mélange du système (Co,Pt) il se produit une démixtion partielle au sein des nanostructures, avec un enrichissement en cobalt des couches supérieures. L'ajustement de cycles d'aimantation (obtenus par dichroïsme magnétique circulaire des rayons X) en fonction de la température et de l'angle d'application du champ nous a permis de montrer la diminution de l'anisotropie magnétique des ilots en fonction de l'augmentation de la concentration en platine. Nous avons interprété ce résultat via un modèle phénoménologique de paires qui montre que le rapport d'aspect très anisotrope des nanostructures (un ou deux plans atomiques) est à l'origine de cette variation.

Nanostructures of MxPt1x (M=Co and Fe) alloys have perpendicular magnetic anisotropy which makes them good candidates as high density magnetic recording media. In this thesis work, the structural and magnetic properties of these nanostructures were studied as a function of the substrate (structure, symmetry and surface energy) and the co-deposition temperature. The nanostructures were prepared by co-deposition of transition metal atoms on low energy surfaces WSe2(0001) and NaCl(001) by molecular beam epitaxy. This led to the formation of stress-free nanostructures whose properties were characterized by techniques including X-ray diffaction, XAFS, GISAXS, TEM, STM and SQUID magnetometry. The chemical order effects at short- and long-range and the in uence of morphology and growth direction on magnetic properties were clearly shown., Les nanostructures d'alliages MxPt1x (M=Co et Fe) developpent des anisotropies magnetiques perpendiculaires, très interessantes pour des applications dans le domaine de l'enregistrement a haute densite. Dans ce travail de these, la nature du substrat (structure, symetrie et energie de surface) et l'in uence de la temperature de co-deposition sur les proprietes structurales et magnetiques des nanostructures ont ete etudies. La methode a consiste a deposer des atomes de metaux de transition par epitaxie a jets moleculaires sur les surfaces WSe2(001) et NaCl(001) de faible energie. Elle a conduit a la formation de nanostructures modeles, non contraintes dont les proprietes ont ete determinees par differentes techniques (diffraction X, XAFS, GISAXS, MET, STM et magnetometrie SQUID). Les effets de mise en ordre chimique a courte et a longue distance et l'infl uence de la morphologie et de la direction de croissance sur les proprietes magnetiques ont ete clairement demontres.

Nanostructures of MxPt1x (M=Co and Fe) alloys have perpendicular magnetic anisotropy which makes them good candidates as high density magnetic recording media. In this thesis work, the structural and magnetic properties of these nanostructures were studied as a function of the substrate (structure, symmetry and surface energy) and the co-deposition temperature. The nanostructures were prepared by co-deposition of transition metal atoms on low energy surfaces WSe2(0001) and NaCl(001) by molecular beam epitaxy. This led to the formation of stress-free nanostructures whose properties were characterized by techniques including X-ray diffaction, XAFS, GISAXS, TEM, STM and SQUID magnetometry. The chemical order effects at short- and long-range and the in uence of morphology and growth direction on magnetic properties were clearly shown.; Les nanostructures d'alliages MxPt1x (M=Co et Fe) developpent des anisotropies magnetiques perpendiculaires, très interessantes pour des applications dans le domaine de l'enregistrement a haute densite. Dans ce travail de these, la nature du substrat (structure, symetrie et energie de surface) et l'in uence de la temperature de co-deposition sur les proprietes structurales et magnetiques des nanostructures ont ete etudies. La methode a consiste a deposer des atomes de metaux de transition par epitaxie a jets moleculaires sur les surfaces WSe2(001) et NaCl(001) de faible energie. Elle a conduit a la formation de nanostructures modeles, non contraintes dont les proprietes ont ete determinees par differentes techniques (diffraction X, XAFS, GISAXS, MET, STM et magnetometrie SQUID). Les effets de mise en ordre chimique a courte et a longue distance et l'infl uence de la morphologie et de la direction de croissance sur les proprietes magnetiques ont ete clairement demontres.

soutenue le 16 janvier 2009; This "habilitation" manuscript deals with inelastic neutron scattering (INS) studies of magnetic molecular magnets and focuses on their magnetic properties at low temperature and low energies. Several molecular magnets (Mn12, V15, Ni12, Mn4, etc.) are reviewed. INS is shown to be a perfectly suited spectroscopic tool to (a) probe magnetic energy levels in such systems and (b) provide key information to understand the quantum tunnel effect of the magnetization in molecular spin clusters.; Ce manuscrit retrace un certain nombre d'études des propriétés magnétiques d'aimants moléculaires (Mn12, V15, Ni12, Mn4, etc.) par diffusion inélastique des neutrons. L'apport spécifique des neutrons est mis en évidence notamment en ce qui concerne la spectroscopie des niveaux d'énergie magnétique et les implications concernant l'effet tunnel de l'aimantation dans ces systèmes hautement quantique.

The recent observation of current-induced magnetization switching (CIMS) in magnetic tunnel junctions (MTJs) has opened new possibilities of applications for spin electronics, especially with magnetic memories (MRAM). This achievement demands the accurate control of the barrier oxidation in order to obtain MTJs with good magnetic and electronic properties. Moreover, spin transfer torque is expected to show different characteristics in MTJ compared to metallic spin valves.In a first step, an experimental study of the influence of oxygen on the magnetic properties of a Pt/Co/MOx trilayers (MOx is an oxidized metal) is presented. These modifications may be used as a probe of the oxidation state of the tunnel barrier. In a second step, we study the specific properties of spin transfer torque in a MTJ. These properties are first described within a free electron model and then estimated experimentally in MgO-based MTJ through the measurement of static phase diagrams., L'observation du renversement d'aimantation induit par courant polarisé (CIMS) dans les jonctions tunnel magnétiques (JTM) a ouvert de nouvelles perspectives d'applications pour l'électronique de spin, en particulier à travers les mémoires magnétiques (MRAM). Cette réalisation exige une bonne maîtrise de l'oxydation de la barrière tunnel mais aussi une connaissance approfondie du phénomène de transfert dans ces dispositifs.En premier lieu, une étude expérimentale de l'influence de l'oxygène sur les propriétés magnétiques d'une tricouche Pt/Co/MOx (MOx est un métal oxydé) est présentée. La modification d'anisotropie magnétique due aux atomes d'oxygène peut être utilisée pour contrôler l'oxydation des barrières tunnel. Le second aspect étudié est la détermination, théorique et expérimentale, des caractéristiques du transfert de spin dans les JTM. Ces caractéristiques sont d'abord discutées à travers un modèle d'électrons libres puis estimatées expérimentalement dans des JTM à travers la réalisation de diagrammes de phase statiques.

In this work, we investigate the growth of magnetic nanodots arrays, in order to study their magnetic properties. The dots are grown on Au(788), a spontaneously nanostructured template, which enables to obtain an nanodots array with a long range order and a narrow size distribution. We first present our study of the nucleation and growth mechanism on an array of traps. We link the energetic parameters with the temperature range for the organized growth. Then, we study the growth of cobalt and iron nanodots on Au(788). Using a variable temperature Scanning Tunnelling Microscope, we perform an exhaustive growth study versus the substrate temperature. The comparison with multi-scaled calculations (Molecular Dynamics, Kinetic Monte Carlo) enables us to determine the atomistic mechanisms, which leads to the organized growth. In a second part, we focus on the magnetic properties of our nanostructures, and particularly on the link between dots morphology and magnetic anisotropy energy (MAE). We first investigate the limits of the macrospin model using micromagnetic simulations. Then, we experimentally extract the MAE distribution from the hysteresis loops, measured at different temperatures. The comparison with the size distribution shows a non trivial relation between size and MAE., Dans ce travail de thèse, nous nous intéressons à l'élaboration de réseaux de nanoplots magnétiques, afin d'en étudier les propriétés magnétiques. Les nanoplots sont élaborés sur Au(788), une surface spontanément pré-structurée et qui permet la croissance de réseaux avec un ordre à grande distance et une distribution de taille étroite. La première partie de ce travail consiste à étudier les mécanismes qui conduisent à la croissance organisée sur un réseau de pièges ponctuels. Nous établissons le lien entre la plage de température qui permet d'observer la croissance organisée et les paramètres énergétiques du problème. Ensuite, grâce à des études exhaustives de la croissance en fonction de la température de substrat, réalisées à l'aide d'un Microscope à Effet Tunnel à température variable, nous étudions la croissance du cobalt et du fer sur Au(788). La comparaison avec des simulations multi-échelles (Dynamique Moléculaire, Monte Carlo cinétique) nous permet alors de déterminer les mécanismes atomiques à l'origine de l'organisation. La deuxième partie de ce travail est consacrée à l'étude du magnétisme des nanostructures que nous savons former, et plus particulièrement à la détermination du lien entre la morphologie des plots et leur énergie d'anisotropie magnétique (MAE). Après une étude sur les limites du modèle du macromoment et du retournement cohérent de l'aimantation habituellement utilisé pour les nanostructures, nous nous intéressons aux propriétés magnétiques de nanoplots contenant une centaine d'atomes de cobalt. Grâce à la mesure de cycles d'hystérésis à différentes températures, nous déduisons la distribution de MAE dans l'échantillon. Celle-ci est large, contrairement à des résultats précédents sur des îlots plus gros. La comparaison avec la distribution de taille des îlots implique une relation non triviale entre la taille des îlots et leur MAE.

The main aim of this thesis is to quantify the relation ship between misfit or a crystalline parameter different from the bulk one on one side and the behaviour of growth and magnetic properties on the other side. An original procedure, based on alternative pulsed laser depositions (PLD) from two different targets, has been developed to fabricate high quality buffer layers with a tunable lattice parameter and an independently controllable surface energy. This procedure is applied to the study of effects due to misfit and chemical interface on the growth and magnetic properties of thick selforganized iron stripes. Self-organized stripes of Fe were fabricated by PLD with a height up to five nanometers in contrast with results found in the literature (one or two atomic layers in height). This new elevated thickness allowed us to obtain remanence, coercivity, and/or splitting into stable magnetic domains at room temperature. Magnetic domains were revealed by X-ray circular magnetic dichroisme. Finally, we have proposed an analytical model of magnetization reversal in flat dots and stripes. This model predicts the values of both reversal and nucleation fields as function of the dot thickness. The results of this model are in good agreement with numerical simulations., L'objectif principal de cette thèse est d'établir un lien quantitatif entre un désaccord paramétrique ou un paramètre de maille différent du massif d'une part, et un comportement de croissance ou une propriété magnétique d'autre part. Une méthode originale est développée afin de fabriquer des couches tampon à paramètre cristallin ajustable et d'énergie de surface contrôlable indépendamment. Ce développement est ensuite mis à profit pour étudier les effets du désaccord paramétrique et de l'interface chimique sur la croissance de bandes de Fe auto-organisées épaisses. Des bandes auto-organisées de Fe d'épaisseur jusqu'àcinq nanomètres ont pu être élaborées, ce qui contraste avec les résultats de la littérature (un ou deux plans atomiques). Cette épaisseur inhabituellement élevée nous a permis d'obtenir rémanence, coercitivité, et/ou subdivision en domainesmagnétiques stables à température ambiante. Les domaines magnétiques ont été mis en évidence par dichroïsme magnétique circulaire des rayon X. Enfin nous avons développé un modèle micromagnétique analytique du renversement d'aimantation dans une nanostructure ultramince, qui pourra être appliqué à certaines des nouvelles structures élaborées au cours de cette thèse.

The main aim of this thesis is to quantify the relation ship between misfit or a crystalline parameter different from the bulk one on one side and the behaviour of growth and magnetic properties on the other side. An original procedure, based on alternative pulsed laser depositions (PLD) from two different targets, has been developed to fabricate high quality buffer layers with a tunable lattice parameter and an independently controllable surface energy. This procedure is applied to the study of effects due to misfit and chemical interface on the growth and magnetic properties of thick selforganized iron stripes. Self-organized stripes of Fe were fabricated by PLD with a height up to five nanometers in contrast with results found in the literature (one or two atomic layers in height). This new elevated thickness allowed us to obtain remanence, coercivity, and/or splitting into stable magnetic domains at room temperature. Magnetic domains were revealed by X-ray circular magnetic dichroisme. Finally, we have proposed an analytical model of magnetization reversal in flat dots and stripes. This model predicts the values of both reversal and nucleation fields as function of the dot thickness. The results of this model are in good agreement with numerical simulations.; L'objectif principal de cette thèse est d'établir un lien quantitatif entre un désaccord paramétrique ou un paramètre de maille différent du massif d'une part, et un comportement de croissance ou une propriété magnétique d'autre part. Une méthode originale est développée afin de fabriquer des couches tampon à paramètre cristallin ajustable et d'énergie de surface contrôlable indépendamment. Ce développement est ensuite mis à profit pour étudier les effets du désaccord paramétrique et de l'interface chimique sur la croissance de bandes de Fe auto-organisées épaisses. Des bandes auto-organisées de Fe d'épaisseur jusqu'àcinq nanomètres ont pu être élaborées, ce qui contraste avec les résultats de la littérature (un ou deux plans atomiques). Cette épaisseur inhabituellement élevée nous a permis d'obtenir rémanence, coercitivité, et/ou subdivision en domainesmagnétiques stables à température ambiante. Les domaines magnétiques ont été mis en évidence par dichroïsme magnétique circulaire des rayon X. Enfin nous avons développé un modèle micromagnétique analytique du renversement d'aimantation dans une nanostructure ultramince, qui pourra être appliqué à certaines des nouvelles structures élaborées au cours de cette thèse.

Half-metals due to their high spin polarization play a key role in spintronics. We have chosen to study one of them, the manganite La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO). Spin-dependent transport properties were studied using epitaxial LSMO layer. It was required to study also epitaxy and strain relaxation of these films. Induced modifications of magnetic properties of LSMO in these films is also addressed. Magnetotransport properties of heterojunctions formed in oxyde superlattices of LSMO/SrTiO3 (STO) and in hybrid trilayers of LSMO/STO/Co0.88Fe0.12 are studied. Both heterojunctions shows premature decrease of the magnetoresistives effects in temperature. This behavior is linked to premature decrease of magnetism at surfaces of LSMO. Therefore, profile of magnetism and oxygen stoichiometry through the thickness of LSMO films is investigated using polarized neutron reflectometry and X-ray reflectivity.; Les demi-métaux, du fait de leur forte polarisation en spin jouent un rôle clef dans l'électronique de spin. Nous avons choisi d'étudier l'un d'eux : le manganite La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO). Nous avons étudié les propriétés de transport dépendant du spin dans des hétérostructures à base de couches épitaxiales de LSMO. Il était ainsi requis d'étudier aussi l'épitaxie, la relaxation des contraintes et les modification de l'anisotropie magnétique du LSMO sous contraintes. L'étude des propriétés de magnétotransport de jonctions formées à partir de superréseaux de LSMO/SrTiO3 (STO) et à partir de tricouches de LSMO/STO/Co0.88Fe0.12 a montré des dépendances thermiques rapides des effets magnétorésistifs en température. Ces effets étant liés au magnétisme de surface du LSMO, nous avons donc effectué des mesures de magnétisme et de stoechiométrie en oxygène spatialement résolues à l'échelle du nanomètre en utilisant la réflectométrie de neutrons polarisés et la réflectivité X.

Half-metals due to their high spin polarization play a key role in spintronics. We have chosen to study one of them, the manganite La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO). Spin-dependent transport properties were studied using epitaxial LSMO layer. It was required to study also epitaxy and strain relaxation of these films. Induced modifications of magnetic properties of LSMO in these films is also addressed. Magnetotransport properties of heterojunctions formed in oxyde superlattices of LSMO/SrTiO3 (STO) and in hybrid trilayers of LSMO/STO/Co0.88Fe0.12 are studied. Both heterojunctions shows premature decrease of the magnetoresistives effects in temperature. This behavior is linked to premature decrease of magnetism at surfaces of LSMO. Therefore, profile of magnetism and oxygen stoichiometry through the thickness of LSMO films is investigated using polarized neutron reflectometry and X-ray reflectivity., Les demi-métaux, du fait de leur forte polarisation en spin jouent un rôle clef dans l'électronique de spin. Nous avons choisi d'étudier l'un d'eux : le manganite La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO). Nous avons étudié les propriétés de transport dépendant du spin dans des hétérostructures à base de couches épitaxiales de LSMO. Il était ainsi requis d'étudier aussi l'épitaxie, la relaxation des contraintes et les modification de l'anisotropie magnétique du LSMO sous contraintes. L'étude des propriétés de magnétotransport de jonctions formées à partir de superréseaux de LSMO/SrTiO3 (STO) et à partir de tricouches de LSMO/STO/Co0.88Fe0.12 a montré des dépendances thermiques rapides des effets magnétorésistifs en température. Ces effets étant liés au magnétisme de surface du LSMO, nous avons donc effectué des mesures de magnétisme et de stoechiométrie en oxygène spatialement résolues à l'échelle du nanomètre en utilisant la réflectométrie de neutrons polarisés et la réflectivité X.

The work described here shows the role played by the organic ligand in the modulation of the electronic properties of mono- and polynuclear transition metal complexes.The first part reports first the study of the influence of the electronic effects (donor and acceptor) of the chelating ligand on the electrochemical behaviour of a family of Fe(III) mononuclear complexes. We also showed that it is possible to tune the optical properties of polynuclear mixed-valence complexes of the form FeIIBS(FeIIIHS)x (x = 4 and 6). Finally, we proposed a model that explains the origin of the ferromagnetic interaction in Prussian blue, one of the first coordination compound, for which complexes FeIIBS(FeIIIHS)x are models.The second part deals with the study of magnetic anisotropy in Ni(II) mononuclear compounds. We show that it is possible to tune the amplitude and the nature of the magnetic anisotropy (axial, planar or rhombic) thanks to the judicious choice of the chelating ligands.Finally, playing with the bridging and peripheral chelating ligands in binuclear Ni(II) complexes allows to tune the energy of the spin states of these complexes and then to show off a field induced spin crossover phenomenon. Hence, it is possible to determine the magnetic anisotropy of the excited spin states of polynuclear complexes possessing a ground state S =0.; Au cours de ce travail de thèse, nous avons montré le rôle du ligand organique pour moduler les propriétés électroniques de complexes de métaux de transition mono- et polynucléaires.La première partie de ce travail étudie tout d'abord l'influence des effets électroniques (donneurs et accepteurs) des ligands chélatants sur les propriétés électrochimiques de complexes mononucléaires de Fe(III). Nous avons également montré qu'il est possible de moduler les propriétés optiques de complexes polynucléaires à valence mixte FeIIBS(FeIIIHS)x (x = 4 et 6). Enfin, un modèle a été proposé pour expliquer l'origine de l'interaction ferromagnétique au sein d'un des premiers composés de la chimie de coordination, le bleu de Prusse dont les complexes FeIIBS(FeIIIHS)x sont des modèles.La deuxième partie concerne l'étude de l'anisotropie magnétique au sein de complexes mononucléaires de Ni(II). Ce travail montre qu'il est possible d'influencer l'amplitude et la nature (axiale, planaire ou rhombique) de l'anisotropie magnétique grâce au choix des ligands chélatants.Enfin, une modulation de l'énergie des états de spin de systèmes binucléaires en jouant sur les ligands pontants et périphériques permet de mettre en évidence le croisement de deux niveaux MS issus de deux états S différents sous l'action d'un champ magnétique extérieur. Ainsi il est possible d'accéder aux propriétés d'anisotropie dans les états excités de complexes polynucléaires possédant un état fondamental de spin S = 0.

The aim of our study is to take into account the 2D anisotropic and non linear behavior of magnetic sheets, used in electrical engineering, to get the best out of simulation tools. We hâve proposed a new model of the magnetization laws of différent magnetic sheets (grain oriented, non oriented and double oriented) based on the équivalence between the vectorial B(H) reiationship and a compact représentation using the coenergy density as a function of the magnetic fxeld H. The expérimental data needed are the B(H) curves in the rolling and transverse directions (respectively x and y). The anisotropic behavior of the sheet is taken into account by a proper modeling of the contours of equal coenergy in the Hx-Hy pian. Then the B(H) curves along any direction are derived from the coenergy density. An expérimental checking of the model has been done with a rotating field single sheet tester. The model has been implemented in a finite éléments software using scalar potential. Examples hâve been computed (turbogenerator and transformer)., Le but de notre étude est de prendre en compte le comportement bidimensionnel non linéaire et anisotrope des tôles magnétiques, utilisées en génie électrique, afin de pouvoir effectuer une modélisation par éléments finis aussi réaliste que possible.Nous avons développé un modèle original de loi de comportement de tôles magnétiques (à grains orientés, à grains non orientés, à texture cubique) fondé sur l'équivalence entre la relation vectorielle B(H) et une représentation plus compacte utilisant la densité de coénergie magnétique qui est une fonction du champ magnétique H. Les données expérimentales nécessaires sont les courbes B(H) suivant la direction de laminage (axe x) et suivant la direction travers qui lui est orthogonale (axe y). Le comportement magnétique des tôles est pris en compte par une représentation adéquate des lignes isovaleurs de coénergie dans le plan Hx-Hy. La relation B(H) est ensuite restituée à partir de la densité de coénergie. Une vérification expérimentale du modèle a été effectuée grâce à un cadre en champs tournants. Nous avons implanté le modèle dans un logiciel éléments finis avec une formulation en potentiel scalaire. Des exemples d'application ont été traités (alternateur et transformateur).

Not available, L'objet de cette thèse concerne l'étude du comportement magnétique d'une poudre d'agrégats de maghémite obtenue par une méthode chimique et des films de ferrite de cobalt préparés par pulvérisation réactive. Bien que la taille du grain soit nanométrique, les deux systèmes ne présentent pas de comportement supe paramagnétique. Nous avons mis en évidence l'effet des interactions entre cristallites. La poudre de maghémite présente des analogies de comportement avec les ferromagnétiques à anisotropie aléatoire. Les films de ferrite de cobalt présentent un caractère verre de spins avec des corrélations ferrimagnétiques plus ou moins étendues. L'étude hors-équilibre des films montre que la distribution des barrières d'énergie ne dépend que d'un seul paramètre, le champ magnétique h#0

Not available, L'objet de cette thèse concerne l'étude du comportement magnétique d'une poudre d'agrégats de maghémite obtenue par une méthode chimique et des films de ferrite de cobalt préparés par pulvérisation réactive. Bien que la taille du grain soit nanométrique, les deux systèmes ne présentent pas de comportement supe paramagnétique. Nous avons mis en évidence l'effet des interactions entre cristallites. La poudre de maghémite présente des analogies de comportement avec les ferromagnétiques à anisotropie aléatoire. Les films de ferrite de cobalt présentent un caractère verre de spins avec des corrélations ferrimagnétiques plus ou moins étendues. L'étude hors-équilibre des films montre que la distribution des barrières d'énergie ne dépend que d'un seul paramètre, le champ magnétique h#0

In this paper, Fe structures and magnetic properties in FeRu and FeIr superlattices are presented. Fe is grown on hexagonal surface lattices as Ru(0001), Ir (111), but also on rectangular or square ones as Ru (1122), and Ir (100). On hexagonal lattices, the beginning of the growth is pseudomorphic in the plane of growth but Fe relaxes in its strain bcc phase via Kurdjumov-Sachs (KS) coincidence. The pseudomorphic phase is shown to be non-magnetic at room temperature, as a moment appears when relaxation occurs. In FeRu (1122) superlattices, no KS relaxation occurs, and again 10 non-magnetic layers are observed. On the contrary, a small moment is observed for thin Fe layers on FeIr (100) superlattices. Fe is thus synthesized with body- centered tetragonal structures with a c/a ratio varying from 1,26 to 1 (bcc). A rotation of the easy axis of magnetization as well as an increase of the magnetic moment is observed from out to in plane

The magnetic properties of Fe-6,5%Si ribbons obtained by a rapid quenching in a controlled atmosphere have been compared with those of grain oriented and non oriented industrial alloys. For frequencies higher than 150 Hz these properties turn out to be better than those of industrial alloys

De très nombreuses roches contiennent des phyllosilicates dont les propriétés magnétiques à la température ambiante sont celles d'un milieu paramagnétique anisotrope. L'élaboration d'un outil magnétique d'analyse structurale passe par l'établissement d'une relation quantitative entre déformation finie et Anisotropie de Susceptibilité Magnétique (A.S.M.). Pour y parvenir on assimile une roche polyminérale à un ensemble de constituants dispersés dans une matrice déformable amagnétique ayant les propriétés d'un fluide visqueux. Chaque minéral constitue un groupe de marqueurs ; les différents groupes sont indépendants mécaniquement et magnétiquement. Le comportement d'un minéral s'obtient en considérant ce seul minéral dispersé dans la matrice amagnétique. On répète l'opération pour chaque constituant, la roche se comporte alors comme un mélange pour lequel la contribution de chaque minéral est pondérée par sa proportion dans la roche. Le comportement mécanique de la roche est décrit par le modèle d'orientation préférentielle de forme (O.P.F.) de Fernandez. La nature magnétique des constituants et leur indépendance conduisent à une fabrique magnétique décrite par le tenseur de susceptibilité relative [ Sij]. On envisage d'abord le cas de marqueurs pour lesquels on a : K1 = K2 ≠ K3 (symétrie cylindrique). L'application du modèle au cas d'un aplatissement ou d'un étirement de révolution isovolume, en présence d'un seul type de marqueurs aboutit à une expression analytique particulièrement simple. Le tenseur [Sij] dépend de deux paramètres : le premier ( k) est fonction de la forme des marqueurs et de la déformation finie de la roche, le second (r) de l'anisotropie magnétique intrinsèque de ceux-ci. La détermination expérimentale de [Sij] relatif à la roche et la connaissance des propriétés magnétiques des marqueurs permettent de remonter à la déformation finie (λ3) de celle-ci. Les axes propres de [Sij] sont les axes principaux de déformation. La solution est unique. La « loi de puissance » introduite par Rathore n'est pas vérifiée dans le cadre du modèle. Elle constitue une approximation que nous avons chiffrée. Nous avons également donné l'expression du tenseur [ Sij] dans le cas d'une déformation coaxiale isovolume quelconque pour des marqueurs de symétrie cylindrique ou monoclinique. Le cas du cisaillement simple isovolume a été traité pour un seul type de marqueurs significatifs et pour un mélange de deux marqueurs. Cette étude conduit à une situation plus complexe. Le caractère périodique des grandeurs résultant du modèle (α, k, ams) fait qu'à une valeur déterminée de l'une d'elles correspondent plusieurs valeurs de γ. Ceci est dû au fait que quand on fait croître γ, une population de marqueurs déterminée peut passer par des stades d'isotropie successifs distants de 2 γc. Pour avoir une seule solution on doit se borner à 0 < < Par ailleurs γ est d'autant lus faible ue la forme des mar ueurs se ra proche de celle d'une sphère. Il y a là une limitation de l'utilisation du modèle pour la détermination de γ à partir des mesures magnétiques. Fabrique magnétique et fabrique structurale ne sont pas semblables, mais liées par une relation dépendant du modèle. Il y a un changement notable de la linéation et de la foliation magnétique par rapport à ces mêmes grandeurs relatives à la fabrique structurale. Pour passer d'une fabrique à l'autre il est indispensable de disposer d'un modèle. En ce qui concerne le cas d'une roche contenant deux types de marqueurs significatifs la situation la plus simple est celle où ils sont suffisamment allongés ou aplatis de manière à ce que leurs γc soient importants et différents. S'il n'en est pas ainsi, c'est le marqueur qui tourne le plus vite qui impose les valeurs de γ où le modèle est utilisable sans difficulté.

The magnetic properties of as-cast amorphous ribbon alloys MG 2605 Co are settled over a frequency range 50 Hz-50 kHz and with applied tensile stresses up to 75 daN•mm −2 . The results show that the AC permeability increases with the applied stress σ. The influence of tensile load on the hysteresis loss and the eddy current loss is quite different according to the frequency. So, the results exhibit a reduction in total losses at the lower frequencies produced by the tensile stress and an increase at the higher frequencies. For σ Les proprietes magnetiques de rubans ferromagnetiques amorphes MG 2605 Co, bruts de trempe, sont determinees, en fonction de contraintes de traction allant jusqu'a 75 daN•mm −2 , dans un domaine de frequence compris entre 50 Hz et 50 kHz. Les resultats montrent que la permeabilite d'impedance augmente avec la contrainte σ. En ce qui concerne les pertes, le comportement differe a basse et haute frequence. Cela traduit une evolution differente des pertes par hysteresis et courants de Foucault avec la contrainte exercee. Dans le domaine des faibles contraintes (σ

Après un rapide rappel des méthodes de préparation des alliages amorphes et de leurs propriétés structurales, plusieurs aspects des comportements magnétiques de ces matériaux sont brièvement analysés : existences de différents types d'ordre magnétique, effets d'anisotropie, couplages magnétomécaniques et/ou magnéto-optiques, microstructures magnétiques et effets coercitifs. Quelques exemples d'application technologiques de ces propriétés magnétiques sont présentés.

Une revue sur le magnétisme des très petites particules, le superparamagnétisme, est effectuée. Dans l'introduction, un bref historique des mesures mettant en évidence le phénomène et une rapide revue des domaines où son étude peut apporter des renseignements importants sont faits. La première partie est consacrée à la théorie du phénomène. Il est examiné en détail les modèles de Néel et de Brown et comparé les valeurs asymptotiques du temps de relaxation aux valeurs numériques calculées par Aharoni. Des développements particuliers sont consacrés aux énergies d'anisotropie et leurs effets sur les énergies de barrières et les temps de relaxation, aux particules de plus grand diamètre où le mode de rotation des spins devient complexe et aux particules antiferromagnétiques. La deuxième partie de cette revue porte sur les mesures expérimentales. Après un exposé des problèmes concernant l'ensemble des mesures, telles les notions de temps de mesure et de température de blocage, tels les effets d'une répartition des volumes des particules..., il est examiné en détail, aussi bien du point de vue théorique qu'expérimental, les conséquences du phénomène du superparamagnétisme sur l'aimantation, l'aimantation rémanente, le cycle d'hystérésis, la susceptibilité en continu et en alternatif, la magnétorésistance, sur les mesures de spectroscopie Môssbauer et de résonance ferromagnétique.

Le but de cet article est de montrer sur des exemples simples l'influence de la structure cristallographique sur les propriétés magnétiques : type d'ordre magnétique et anisotropie. Nous exposerons d'abord ce qui différencie les composés des métaux de transitions 3d des composés de terres rares. La structure cristallographique est importante à cause de la nature des ions qu'elle contient, mais elle l'est encore plus à cause de ses éléments de symétrie. En effet en ce qui concerne les propriétés magnétiques trois points sont importants : la nature du réseau de Bravais, les éléments de symétrie de la maille et les éléments de symétrie du site magnétique. Les deux premiers points ont des conséquences sur l'arrangement des moments magnétiques tandis que le troisième point concerne principalement l'anisotropie magnétique. La structure cristallographique a également des conséquences importantes en déterminant la dimensionalité de l'ordre magnétique. Nous discuterons ces divers points en prenant des exemples dans des composés de terres rares et de métaux de transition.

Le but essentiel de ce travail est de montrer comment il est possible, à l'aide d'arguments simples : de justifier les corrélations observées entre l'anisotropie des propriétés magnétiques d'une roche et sa déformation interne et de les chiffrer dans le cas particulier de l'O.P.F. Pour modéliser une roche polyminérale, on considère l'ensemble des grains d'un même minéral : les marqueurs et le reste de la roche : la matrice. On applique à cet ensemble le modèle hydrodynamique en se bornant au cas d'une déformation coaxiale orthorhombique isovolumique et en négligeant les interactions entre grains. La déformation finie s'exprime simplement par une transformation linéaire dans un système d'axes invariants au cours de celle-ci : les axes principaux de déformation. Le mouvement des marqueurs et l'invariance de leur nombre conduit à l'existence d'une densité d'orientation de leurs axes, définie dans le même repère sur la sphère de rayon unité. Son expression est celle qu'en a donné Fernandez (1984). Du point de vue magnétique, le modèle privilégie les processus d'aimantation. Leur choix résulte d'une analyse basée sur la morphologie et la structure magnétique des constituants possibles d'une roche polyminérale et des divers mécanismes d'aimantation correspondants. On peut ainsi préciser certaines situations modélisables et déterminer les grandeurs magnétiques qui les caractérisent. Nous avons retenu pour les marqueurs un processus de grain fin, un processus de polydomaine, et une aimantation décrite par une loi de Rayleigh. Le calcul de la grandeur considérée s'effectue en supposant la matrice non magnétique et en négligeant les interactions entre grains. Le mécanisme de grain fin conduit à l'étude de l'aimantation rémanente (ARIS, ATR). Il définit un milieu non linéaire doué de mémoire dans lequel l'aimantation rémanente dépend de l'histoire magnétique et tectonique de la roche. Pour illustrer ce fait, nous avons calculé l'aimantation rémanente résultant de la déformation d'un état isotrope initialement aimanté (ARISD, ATRD). Pour les polydomaines, nous avons évalué la susceptibilité en champ faible. Dans le cas de grains suivant une loi de Rayleigh, on détermine l'ensemble des grandeurs : susceptibilité réversible et irréversible, aimantation rémanente, aimantation. Nous avons étudié en détail le cas le plus simple que l'on puisse envisager : la déformation est un aplatissement ou étirement de révolution et les marqueurs sont des grains fins ou des polydomaines ; ce qui représente les deux extrêmes d'une granulométrie étendue. Cette étude montre : 1) que l'on peut établir une relation quantitative entre l'anisotropie de la déformée et celle des grandeurs magnétiques pertinentes ; 2) que dans une certaine mesure, l'information obtenue est du même ordre quelle que soit la grandeur considérée ; ce qui souligne la cohérence du modèle. Ce dernier ne se ramène pas à une transformation linéaire et les grandeurs ne sont pas en général décrites par un tenseur de rang deux. Une analyse plus fine des résultats permet de chiffrer dans le cadre envisagé la similitude entre fabriques mécanique et magnétique et l'approximation que l'on fait en assimilant les grandeurs à un tel tenseur.

La desaimantation d'un echantillon polycristallin par un champ alternatif evanescent conduit a un etat de reference anisotrope si la substance possede plusieurs axes de facile aimantation. Les auteurs etudient l'influence de cette anisotropie de la desaimantation sur l'aimantation dans le domaine de Rayleigh d'une substance polycristalline de structure cubique ayant, comme le fer, une forte anisotropie et 3 axes de facile aimantation suivant les axes quaternaires du cristal. Les coefficients de la loi Rayleigh macroscopique dependent du type de desaimantation utilisee. Le modele propose interprete ces resultats par l'evolution de plusieurs populations de parois de Bloch en fonction de l'amplitude maximale du champ de desaimantation. Les resultats experimentaux obtenus a partir des courbes de premiere aimantation d'un acier s'interpretent bien dans le cadre de ce modele et confirment de facon satisfaisante les hypotheses faites sur les mecanismes de desaimantation.

La théorie des phases de L. Néel est appliquée à un ellipsoïde de révolution, ferromagnétique, d'énergie d'anisotropie Ea = K' oγ2 + K1(α2 β2 + γ2 β2 + γ2α2). Sous certaines conditions, le système de phases initial est remplacé par un autre, complètement distinct, lorsque le champ appliqué atteint une valeur critique dont on donne l'expression. On passe ensuite à la tôle industrielle, à 3 % de silicium et, moyennant des approximations, on interprète les résultats expérimentaux de Fasching-Hofmann pour examiner ensuite les mesures industrielles d'aimantation des tôles (méthodes d'Epstein et de Fasching-Hofmann).

L'échantillon est refroidi par un courant d'hélium gazeux obtenu par pompage sur une bouteille d'hélium liquide.