Growth and magnetism of supported CoxPt1-x nanoalloys
Croissance et magnétisme de nano-alliages Co(x)Pt(1-x) supportés
Résumé
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.
Loading...