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Université Paris-Diderot - Paris VII (27/09/2005), Rousset Sylvie (Dir.)
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Croissance et magnétisme de nanostructures organisées sur surfaces cristallines
Stanislas Rohart1

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.
1:  Matériaux et Phénomènes Quantiques
nanostructures magnétiques – surfaces vicinales – auto-organisation – anisotropie magnétique – superparamagnétisme – STM – dichroïsme magnétique (XMCD) – Monte Carlo cinétique
http://ufrphy.lbhp.jussieu.fr/nano

Growth and magnetism of organized magnetic nanostructures on crystalline surfaces
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.
magnetic nanostructures – vicinal surfaces – self-organization – magnetic anisotropy – superparamagnetism – STM – magnetic dichroism (XMCD) – Kinetic Monte Carlo

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