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Samuel Tardif

Nano-colonnes de GeMn : propriétés magnétiques et structurales à la lumière du synchrotron

Publié le 27 janvier 2011


Thèse soutenue le 27 janvier 2011 pour obtenir le grade de docteur de l'Université de Grenoble - Spécialité : Physique/Nanophysique

Résumé :
Le système des nano-colonnes auto-assemblées de GeMn, riches en Mn et entourées d'une matrice de germanium quasi pure, est un matériau prometteur pour la spintronique. Selon les paramètres de croissance, les échantillons contiennent des nano-colonnes de type cohérents sur la matrice de Ge, de type amorphe, ou/et des nano-inclusions de Ge3Mn5. Ce manuscrit présente notre étude des propriétés électroniques, magnétiques et structurales des nano-colonnes de GeMn à l'aide du rayonnement synchrotron. Les mesures de la diffusion et diffraction des rayons X en incidence rasante dans des échantillons contenant des nano-colonnes cohérentes et sans précipités de Ge3Mn5 montrent un certain désordre dans les nano-colonnes. Les cartographies de l'espace réciproque ont pu être quantitativement expliquées en considérant la déformation de la matrice de germanium due à l'inclusion des nano-colonnes dans celle-ci, ainsi que par leurs corrélations de position, sans avoir recours à d'autres phases cristallines. La spectroscopie d'absorption et le dichroïsme circulaire magnétique de rayons X ont permis de sonder spécifiquement les propriétés magnétiques des atomes de Mn dans des échantillons sans précipités de Ge3Mn5. On observe une allure des spectres XAS-XMCD des nano-colonnes très similaire à celle observée dans le cas de Ge3Mn5. Le moment magnétique local sur le manganèse possède une composante orbitale faible mais non-nulle et une amplitude totale (0,8 +/- 0,1 µB) plus faible que celle attendue pour Ge3Mn5 (~2,6 µB) ou pour des atomes de Mn substitutionnels (~3 µB). Ceci indique une origine différente de la phase des nano-colonnes. Les spectres XAS-XMCD ont été calculés pour différentes structures modèles, incluant des défauts simples ainsi de nouvelles phases cristallines, les paramètres critiques des calculs ayant été identifiés. Le meilleur accord est observé pour une nouvelle phase de type Ge2Mn.

Jury :
Président : Pr Alain Schuhl
Rapporteur : Pr Mébarek Alouani
Rapporteur : Pr Vaclac Holy
Examinateur : Dr Kevin Edmonds
Directeur de thèse : Dr Joël ibertT
Co-Directrice de thèse : Dr Salia Cherifi
Co-Directeur de thèse : Dr Vincent Favre-Nicolin

Mots clés :
Nano-structures auto-organisées, GeMn, Xas-xmcd, Gixrd, Semiconducteurs magnétiques

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