Elaboration and characterization of Cu-Co nanostructures: correlation with magneto-resistive properties

Elaboration et caractérisation de nanostructures Cu-Co : corrélation avec les propriétés magnétorésistives

Julien Bran (1)

1 GPM - Groupe de physique des matériaux

This thesis deals with the study of the influence of the nanostructuration of the Cu-Co system on its magnetic and magnetoresistive properties. As a first step, the granular Cu 80 Co 20 alloy was obtained as powders, thin films and nanowires. Powders were produced by mechanical milling. Thin films and nanowires were obtained by electrodeposition. This allowed investigating the influence of both the sample shape and the elaboration technique on the nanostructure and the magnetic and magnetoresistive properties of the samples. In a second step, multilayered Cu/Co nanowires have been prepared by electrodeposition. Experimental protocols for nanoscale analyses by transmission electron microscopy and atom probe tomography were developed. Such analyses have proved essential to allow the understanding and full correlation of magnetic and magnetoresistive properties. Contrary to many published results, which concluded to the formation of solid solutions on the basis of microstructural investigations, the analyses at the nanometric scale by tomographic atom probe and transmission electron microscopy of our granular alloys revealed that no Cu-Co solid solution have been obtained. In addition, the presence of a positive effect of the magnetoresistance under low applied magnetic field was observed, and correlated to the presence of oxides.

Ce travail de thèse concerne l'étude de l'influence de la nanostructuration du système Cu-Co sur ses propriétés magnétiques et magnétorésistives. Dans un premier temps, l'alliage granulaire Cu 80 Co 20 a été synthétisé sous différentes formes : poudres, couches minces et nanofils. Les poudres d'alliage ont été obtenues par broyage mécanique et les couches minces et nanofils par électrodépôt. Cela a permis d'étudier, d'une part, l'influence de la forme de l'échantillon et, d'autre part, l'influence de la technique d'élaboration sur la nanostructure et les propriétés magnétiques et magnétorésistives des échantillons. Dans un second temps, des nanofils multicouches Cu/Co ont été réalisés par électrodépôt. Des protocoles expérimentaux pour l'analyse à l'échelle nanométrique par microscopie électronique à transmission et par sonde atomique tomographique ont été mis en place. De telles analyses se sont avérées indispensables à la compréhension et à la corrélation complète des propriétés magnétiques et magnétorésistives. Contrairement aux nombreuses études publiées, qui ont souvent conclu à l'obtention de solutions solides sur la base de caractérisations microstructurales, les analyses à l'échelle nanométrique par sonde atomique tomographique et par microscopie électronique à transmission de nos alliages granulaires ont montré qu'aucune solution solide Cu-Co n'a pu être obtenue. De plus, un effet positif de magnétorésistance sous faible champ magnétique appliqué a été observé, et corrélé à la présence d'oxydes.

Mots clés: atom probe tomography

Mots clés: electrodeposition; nanostructure; magnetoresistance; sonde atomique tomographique

Domaines: Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]

Julien Bran. Elaboration et caractérisation de nanostructures Cu-Co : corrélation avec les propriétés magnétorésistives. Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]. Université de Rouen, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00781148⟩