University Sétif 1 FERHAT ABBAS Faculty of Sciences
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Auteur Nacir Guechi |
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Titre : Etude de premier principe de propriétés physiques des matériaux demi-métalliques pour des applications en spintronique. Type de document : document électronique Auteurs : Ahlem Kolli, Auteur ; Nacir Guechi, Directeur de thèse Editeur : Sétif:UFA1 Année de publication : 2025 Importance : 1 vol (110 f.) Format : 29 cm Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : Calculs de premiers principes
Alliages Heusler
Transitions de phase électroniques
Elasticité
Propriétés magnétiquesIndex. décimale : 530 - Physique Résumé :
Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés structurales, élastiques, transitions de phase électroniques et propriétés magnétiques des composés quaternaires de type Heusler FeCrScSi (FCSS) et FeCrScGe (FCSG), sous pression hydrostatique comprise entre 0 à 50 GPa. Les calculs polarisés en spin ont été réalisés en utilisant la méthode d’ondes planes et pseudopotentiels (PP-PW) dans le cadre de l'approximation du gradient généralisé (GGA-PBE). Les propriétés structurales obtenues à l'état fondamental sont en bon accord avec les résultats théoriques existants. De plus, les valeurs négatives des énergies de cohésion et de formation révèlent que les deux matériaux sont thermodynamiquement stables et peuvent être synthétisés. Les propriétés élastiques calculées montrent que les matériaux considérés sont ductiles et mécaniquement stables. Sans tenir compte des effets de la pression, l’analyse de la structure électronique révèle les propriétés semi-conductrices ferrimagnétiques des matériaux FCSS et FCSG. Sous pression, une transition de phase électronique d'un matériau filtre de spin (SFM) à un semi-conducteur à gap de spin nul de type II (SGS-II), est prédite à des valeurs de pression de 46,37 GPa et 32,48 GPa pour les matériaux FCSS et FCSG, respectivement. Au-dessus de ces pressions critiques, les composés étudiés présentent un caractère demi-métallique (HM). Enfin, il a été remarqué que le moment magnétique total calculé des composés FCSS et FCSG était indépendant de la pression appliquée, avec une valeur entière de 3 μB, obéissant à la règle de Slater-Pauling.Note de contenu : Sommaire
Chapitre 1
Matériaux de type Heusler
1.1 Introduction .............................................................................................................. 7
1.2 Alliages de type Heusler .......................................................................................... 7
1.2.1 Structure cristalline des composés de type Heusler ............................................. 8
1.2.1.1 Composés de type demi-Heusler ...................................................................... 9
1.2.1.2 Composés de type full-Heusler ......................................................................... 9
1.2.1.3 Composés de type inverse-Heusler ................................................................. 10
1.2.1.4 Composés quaternaires de type Heusler ......................................................... 10
1.2.2 Comportement électronique et magnétique des composés de type Heusler ...... 11
1.2.2.1 Comportement demi-métallique ..................................................................... 12
1.2.2.2 Comportement semi-conducteur magnétique ................................................. 15
1.2.2.3 Comportement semi-conducteur à gap de spin nul ........................................ 16
1.2.2.4 Règle de Slater-Pauling .................................................................................. 17
1.3 Applications des alliages de type Heusler ............................................................. 19
Bibliographie ........................................................................................................................ 22
Chapitre 2
Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT)
2.1 Introduction ............................................................................................................ 26
2.2 Approximation de Born-Oppenheimer .................................................................. 27
2.3 Système quantique mono-électronique .................................................................. 29
2.3.1 Approximation de Hartree .................................................................................. 29
2.3.2 Approximation de Hartree-Fock ........................................................................ 31
2.4 Théorie de la Fonctionnelle de la Densité .............................................................. 33
2.4.1 Densité électronique et modèle de Thomas-Fermi ............................................. 34
2.4.2 Théorèmes de Hohenberg et Kohn ..................................................................... 35
2.4.3 Approche de Kohn et Sham ............................................................................... 38
2.4.4 Approximations de la fonctionnelle d’échange-corrélation ............................... 42
2.4.4.1 Approximation de la densité locale (LDA) .................................................... 42
2.4.4.2 Approximation du gradient généralisé (GGA) ............................................... 44
2.4.4.2.1 Les fonctionnelles méta-GGA................................................................... 46
2.4.4.2.2 Les fonctionnelles GGA+U ...................................................................... 46
2.4.4.2.3 Les fonctionnelles hybrides ....................................................................... 47
2.4.5 Résolution des équations de Kohn et Sham ....................................................... 48
2.4.5.1 Cycle auto-cohérent ........................................................................................ 48
Bibliographie ........................................................................................................................ 50
Chapitre 3
Méthode d'ondes planes et pseudopotentiels
3.1 Introduction ............................................................................................................ 53
3.2 Base d’ondes planes ............................................................................................... 53
3.2.1 Réseaux cristallins périodiques .......................................................................... 54
3.2.2 Théorème de Bloch ............................................................................................ 54
3.2.3 Développement sur une base d’ondes planes ..................................................... 56
3.2.4 Représentation des équations de Kohn-Sham dans la base d’ondes planes ....... 57
3.2.5 Energie de coupure ???????????????? ..................................................................................... 58
3.2.6 Echantillonnage de la première zone de Brillouin ............................................. 59
3.3 La méthode des pseudopotentiels (PP) .................................................................. 60
3.3.1 L’approximation du coeur gelé ........................................................................... 60
3.3.2 Concept des pseudopotentiels ............................................................................ 61
3.3.3 La formulation de Phillips-Kleinman ................................................................. 62
3.3.4 Exemples de pseudopotentiels ........................................................................... 63
3.3.4.1 Pseudopontentiel à norme conservée .............................................................. 63
3.3.4.2 Pseudopotentiel ultradoux .............................................................................. 65
Bibliographie ........................................................................................................................ 66
Chapitre 4
Résultats et discussions
4.1 Introduction ............................................................................................................ 68
4.2 Détails des calculs .................................................................................................. 68
4.3 Propriétés structurales ............................................................................................ 69
4.3.1 Description de la structure cristalline ................................................................. 69
4.3.2 Etat d’équilibre et stabilité structurale................................................................ 71
4.3.3 Effet de la pression sur les propriétés structurales ............................................. 74
4.4 Propriétés élastiques ............................................................................................... 75
4.4.1 Propriétés élastiques à pression nulle ................................................................. 75
4.4.1.1 Constantes élastiques monocristallines et stabilité mécanique ....................... 75
4.4.1.2 Modules élastiques polycristallins .................................................................. 76
4.4.1.3 Anisotropie élastique ...................................................................................... 78
4.4.2 Effet de la pression sur les propriétés élastiques ................................................ 81
4.4.2.1 Constantes élastiques monocristallines et stabilité mécanique ....................... 81
4.4.2.2 Modules élastiques polycristallins .................................................................. 82
4.4.2.3 Anisotropie élastique ...................................................................................... 83
4.5 Propriétés électroniques ......................................................................................... 84
4.5.1 Propriétés électroniques à pression nulle ........................................................... 84
4.5.1.1 Structure de bandes électroniques .................................................................. 84
4.5.1.2 Origine du gap dans les semi-conducteurs magnétiques FCSS et FCSG ....... 85
4.5.1.3 Densité d’états électroniques .......................................................................... 87
4.5.2 Effet de la pression sur les propriétés électroniques .......................................... 88
4.6 Propriétés magnétiques .......................................................................................... 92
Bibliographie ........................................................................................................................ 93
Conclusion générale ............................................................................................................... 96Côte titre : Dph/0316 Etude de premier principe de propriétés physiques des matériaux demi-métalliques pour des applications en spintronique. [document électronique] / Ahlem Kolli, Auteur ; Nacir Guechi, Directeur de thèse . - [S.l.] : Sétif:UFA1, 2025 . - 1 vol (110 f.) ; 29 cm.
Langues : Français (fre)
Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : Calculs de premiers principes
Alliages Heusler
Transitions de phase électroniques
Elasticité
Propriétés magnétiquesIndex. décimale : 530 - Physique Résumé :
Dans ce travail, nous avons étudié les propriétés structurales, élastiques, transitions de phase électroniques et propriétés magnétiques des composés quaternaires de type Heusler FeCrScSi (FCSS) et FeCrScGe (FCSG), sous pression hydrostatique comprise entre 0 à 50 GPa. Les calculs polarisés en spin ont été réalisés en utilisant la méthode d’ondes planes et pseudopotentiels (PP-PW) dans le cadre de l'approximation du gradient généralisé (GGA-PBE). Les propriétés structurales obtenues à l'état fondamental sont en bon accord avec les résultats théoriques existants. De plus, les valeurs négatives des énergies de cohésion et de formation révèlent que les deux matériaux sont thermodynamiquement stables et peuvent être synthétisés. Les propriétés élastiques calculées montrent que les matériaux considérés sont ductiles et mécaniquement stables. Sans tenir compte des effets de la pression, l’analyse de la structure électronique révèle les propriétés semi-conductrices ferrimagnétiques des matériaux FCSS et FCSG. Sous pression, une transition de phase électronique d'un matériau filtre de spin (SFM) à un semi-conducteur à gap de spin nul de type II (SGS-II), est prédite à des valeurs de pression de 46,37 GPa et 32,48 GPa pour les matériaux FCSS et FCSG, respectivement. Au-dessus de ces pressions critiques, les composés étudiés présentent un caractère demi-métallique (HM). Enfin, il a été remarqué que le moment magnétique total calculé des composés FCSS et FCSG était indépendant de la pression appliquée, avec une valeur entière de 3 μB, obéissant à la règle de Slater-Pauling.Note de contenu : Sommaire
Chapitre 1
Matériaux de type Heusler
1.1 Introduction .............................................................................................................. 7
1.2 Alliages de type Heusler .......................................................................................... 7
1.2.1 Structure cristalline des composés de type Heusler ............................................. 8
1.2.1.1 Composés de type demi-Heusler ...................................................................... 9
1.2.1.2 Composés de type full-Heusler ......................................................................... 9
1.2.1.3 Composés de type inverse-Heusler ................................................................. 10
1.2.1.4 Composés quaternaires de type Heusler ......................................................... 10
1.2.2 Comportement électronique et magnétique des composés de type Heusler ...... 11
1.2.2.1 Comportement demi-métallique ..................................................................... 12
1.2.2.2 Comportement semi-conducteur magnétique ................................................. 15
1.2.2.3 Comportement semi-conducteur à gap de spin nul ........................................ 16
1.2.2.4 Règle de Slater-Pauling .................................................................................. 17
1.3 Applications des alliages de type Heusler ............................................................. 19
Bibliographie ........................................................................................................................ 22
Chapitre 2
Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT)
2.1 Introduction ............................................................................................................ 26
2.2 Approximation de Born-Oppenheimer .................................................................. 27
2.3 Système quantique mono-électronique .................................................................. 29
2.3.1 Approximation de Hartree .................................................................................. 29
2.3.2 Approximation de Hartree-Fock ........................................................................ 31
2.4 Théorie de la Fonctionnelle de la Densité .............................................................. 33
2.4.1 Densité électronique et modèle de Thomas-Fermi ............................................. 34
2.4.2 Théorèmes de Hohenberg et Kohn ..................................................................... 35
2.4.3 Approche de Kohn et Sham ............................................................................... 38
2.4.4 Approximations de la fonctionnelle d’échange-corrélation ............................... 42
2.4.4.1 Approximation de la densité locale (LDA) .................................................... 42
2.4.4.2 Approximation du gradient généralisé (GGA) ............................................... 44
2.4.4.2.1 Les fonctionnelles méta-GGA................................................................... 46
2.4.4.2.2 Les fonctionnelles GGA+U ...................................................................... 46
2.4.4.2.3 Les fonctionnelles hybrides ....................................................................... 47
2.4.5 Résolution des équations de Kohn et Sham ....................................................... 48
2.4.5.1 Cycle auto-cohérent ........................................................................................ 48
Bibliographie ........................................................................................................................ 50
Chapitre 3
Méthode d'ondes planes et pseudopotentiels
3.1 Introduction ............................................................................................................ 53
3.2 Base d’ondes planes ............................................................................................... 53
3.2.1 Réseaux cristallins périodiques .......................................................................... 54
3.2.2 Théorème de Bloch ............................................................................................ 54
3.2.3 Développement sur une base d’ondes planes ..................................................... 56
3.2.4 Représentation des équations de Kohn-Sham dans la base d’ondes planes ....... 57
3.2.5 Energie de coupure ???????????????? ..................................................................................... 58
3.2.6 Echantillonnage de la première zone de Brillouin ............................................. 59
3.3 La méthode des pseudopotentiels (PP) .................................................................. 60
3.3.1 L’approximation du coeur gelé ........................................................................... 60
3.3.2 Concept des pseudopotentiels ............................................................................ 61
3.3.3 La formulation de Phillips-Kleinman ................................................................. 62
3.3.4 Exemples de pseudopotentiels ........................................................................... 63
3.3.4.1 Pseudopontentiel à norme conservée .............................................................. 63
3.3.4.2 Pseudopotentiel ultradoux .............................................................................. 65
Bibliographie ........................................................................................................................ 66
Chapitre 4
Résultats et discussions
4.1 Introduction ............................................................................................................ 68
4.2 Détails des calculs .................................................................................................. 68
4.3 Propriétés structurales ............................................................................................ 69
4.3.1 Description de la structure cristalline ................................................................. 69
4.3.2 Etat d’équilibre et stabilité structurale................................................................ 71
4.3.3 Effet de la pression sur les propriétés structurales ............................................. 74
4.4 Propriétés élastiques ............................................................................................... 75
4.4.1 Propriétés élastiques à pression nulle ................................................................. 75
4.4.1.1 Constantes élastiques monocristallines et stabilité mécanique ....................... 75
4.4.1.2 Modules élastiques polycristallins .................................................................. 76
4.4.1.3 Anisotropie élastique ...................................................................................... 78
4.4.2 Effet de la pression sur les propriétés élastiques ................................................ 81
4.4.2.1 Constantes élastiques monocristallines et stabilité mécanique ....................... 81
4.4.2.2 Modules élastiques polycristallins .................................................................. 82
4.4.2.3 Anisotropie élastique ...................................................................................... 83
4.5 Propriétés électroniques ......................................................................................... 84
4.5.1 Propriétés électroniques à pression nulle ........................................................... 84
4.5.1.1 Structure de bandes électroniques .................................................................. 84
4.5.1.2 Origine du gap dans les semi-conducteurs magnétiques FCSS et FCSG ....... 85
4.5.1.3 Densité d’états électroniques .......................................................................... 87
4.5.2 Effet de la pression sur les propriétés électroniques .......................................... 88
4.6 Propriétés magnétiques .......................................................................................... 92
Bibliographie ........................................................................................................................ 93
Conclusion générale ............................................................................................................... 96Côte titre : Dph/0316 Exemplaires (1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité Dph/0316 Dph/0316 Thèse Bibliothéque des sciences Français Disponible
Disponible
Titre : Étude des propriétés physiques du BaFZnP de type LaOAgS via des méthodes ab initio Type de document : document électronique Auteurs : Bilal Tahir ; Nacir Guechi, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2024 Importance : 1 vol. (110 f.) Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : BaFZnP ab initio calculations DFT GGA TB-mBJ Structural parameters Elastic Constants Electronic structure Optical functions Thermoelectric coefficients Résumé : We conducted ab-initio calculations on the structural, elastic, electronic, optical, and
thermoelectric properties of the BaFZnP compound, which crystallizes in a LaOAgS-type
structure, using the software packages CASTEP and Wien2K. The calculations were executed
employing the pseudopotential plane-wave (PP-PW) and full-potential linearized augmented
plane wave (FP-LAPW) methods within the density functional theory (DFT) framework. The
exchange-correlation effects were modeled via the PBEsol version of the generalized gradient
approximation (GGA-PBEsol) and the Tran-Blaha modified Beck-Johnson (TB-mBJ)
potential. The calculated equilibrium lattice parameters are in exellent agreement with the
available experimental data. The monocrystalline and polycrystalline elastic moduli of the title
compound were determined via the stress-strain method. The calculated band structure shows
a direct band gap of type. The partial densities of electronic states were calculated to
determine the nature of the chemical bonds. We examined spectra of various optical functions,
including the dielectric function, refractive index, absorption coefficient, and reflectivity
coefficient across an energy range from 0 to 12 eV. The microscopic origin of the electronic
states responsible for the structures of the optical spectra is determined. The FP-LAPW band
structure and the semi-classical Boltzmann transport theory were used to study the chargecarrier
concentration and temperature dependences of the thermoelectric parameters, including
Seebeck coefficient, electrical conductivity, thermal conductivity and figure of merit. Our
findings indicate that the thermoelectric parameters of BaFZnP in the p-type doping exhibit
larger values compared to those in the n-type doping. In order to facilitate and guide the
experimental work we have calculated the optimal p-type doping concentration and temperature
that yield the maximum values of the figure of merit of the title compoundCôte titre : DPH/0306 En ligne : http://dspace.univ-setif.dz:8888/jspui/bitstream/123456789/4659/1/%c3%89tude%20d [...] Étude des propriétés physiques du BaFZnP de type LaOAgS via des méthodes ab initio [document électronique] / Bilal Tahir ; Nacir Guechi, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2024 . - 1 vol. (110 f.).
Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : BaFZnP ab initio calculations DFT GGA TB-mBJ Structural parameters Elastic Constants Electronic structure Optical functions Thermoelectric coefficients Résumé : We conducted ab-initio calculations on the structural, elastic, electronic, optical, and
thermoelectric properties of the BaFZnP compound, which crystallizes in a LaOAgS-type
structure, using the software packages CASTEP and Wien2K. The calculations were executed
employing the pseudopotential plane-wave (PP-PW) and full-potential linearized augmented
plane wave (FP-LAPW) methods within the density functional theory (DFT) framework. The
exchange-correlation effects were modeled via the PBEsol version of the generalized gradient
approximation (GGA-PBEsol) and the Tran-Blaha modified Beck-Johnson (TB-mBJ)
potential. The calculated equilibrium lattice parameters are in exellent agreement with the
available experimental data. The monocrystalline and polycrystalline elastic moduli of the title
compound were determined via the stress-strain method. The calculated band structure shows
a direct band gap of type. The partial densities of electronic states were calculated to
determine the nature of the chemical bonds. We examined spectra of various optical functions,
including the dielectric function, refractive index, absorption coefficient, and reflectivity
coefficient across an energy range from 0 to 12 eV. The microscopic origin of the electronic
states responsible for the structures of the optical spectra is determined. The FP-LAPW band
structure and the semi-classical Boltzmann transport theory were used to study the chargecarrier
concentration and temperature dependences of the thermoelectric parameters, including
Seebeck coefficient, electrical conductivity, thermal conductivity and figure of merit. Our
findings indicate that the thermoelectric parameters of BaFZnP in the p-type doping exhibit
larger values compared to those in the n-type doping. In order to facilitate and guide the
experimental work we have calculated the optimal p-type doping concentration and temperature
that yield the maximum values of the figure of merit of the title compoundCôte titre : DPH/0306 En ligne : http://dspace.univ-setif.dz:8888/jspui/bitstream/123456789/4659/1/%c3%89tude%20d [...] Exemplaires (1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité DPH/0306 DPH/0306 Thèse Bibliothéque des sciences Français Disponible
DisponibleEtude des propriétés structurale, électrique et magnétique des couches minces FexNi100-x et FexNiyCoz déposées par évaporation sous vide sur du silicium monocristallin Si(100) / Nacir Guechi
Titre : Etude des propriétés structurale, électrique et magnétique des couches minces FexNi100-x et FexNiyCoz déposées par évaporation sous vide sur du silicium monocristallin Si(100) Type de document : texte imprimé Auteurs : Nacir Guechi ; A Bourzami, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2016 Importance : 1 vol. (95 f.) Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : LPA
lms de fer-nickel-cobalt
Coercivite
Aimantation
phases-ZintlRésumé : Ce travail de these est consacre a l'etude de certaines proprietes physiques de deux series de lms
FexNi et FexNiyCoz coevapores sur du silicium oxyde Si(100), en faisant varier la composition. Pour la seconde
serie, les proportions de nickel et de fer ont ete maintenues constantes et, proche de celle du permalloy. Apres la
determination de la composition atomique par l'analyse EDX, les epaisseurs des lms ont ete deduites en simulant
les spectres RBS pour chaque lm. Les informations deduites des techniques de la di raction classique des rayons
X (DRX) et la microscopie a force atomique (AFM) indiquent que les lms sont polycristallins et croissent avec
les textures < 111 > et < 110 > pour la premiere serie et la texture < 111 > pour la deuxieme serie. Deux
methodes ont ete utilisees pour etudier l'analyse des pro ls des raies X (LPA). Les proprietes magnetiques ont ete
etudiees en enregistrant les cycles d'hysteresis au moyen d'un magnetometre a gradient de champ (AGFM), ou
d'un magnetometre a echantillon vibrant (V SM). Tous les echantillons sont magnetiquement doux caracterises par
une anisotropie planaire, sans aucune direction preferentielle. Il a ete constate que l'ajout de cobalt au permalloy
ameliore son aimantation a saturation tout en maintenant une faible coercivite, tandis que la resistivite demeure
sensiblement constante. D'un autre c^ote, les proprietes structurales, elastiques, electroniques et optiques des com-
poses AIn2P2(A = Ca; Sr;Ba) de type phases-Zintl ont ete calculees.Note de contenu : Table des matieres
i. Introduction generale 1
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
I Elaboration et caracterisation des couches minces 5
I.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
I.2 Methodes physiques de dep^ot des couches minces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
I.2.1 L'evaporation par e et joule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
I.3 Elaboration des couches minces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
I.3.1 Description de l'evaporateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
I.3.2 Conditions d'evaporation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
I.4 Techniques de caracterisations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
I.4.1 La Microscopie a Force Atomique (AFM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
I.4.2 Le microscope electronique a balayage (MEB) . . . . . . . . . . . . . . . . 10
I.4.3 Spectrometrie de retrodi usion de Rutherford(RBS) . . . . . . . . . . . . . 10
I.4.4 Di raction des rayons X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
I.4.5 Les magnetometres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
I.4.6 Mesure de la resistivite electrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
I.4.7 L'e et Kerr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
I.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
II Les alliages magnetiques FexCo et CoxNi 21
II.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
II.2 Caracteristiques physiques et chimiques des elements Fe, Co et Ni . . . . . . . . . 22
II.3 Ferromagnetisme des metaux Fe, Co et Ni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
II.4 Diagrammes de phase des alliages FexCo et CoxNi . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
II.4.1 Diagramme de phase de l'alliage FexCo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
II.4.2 Diagramme de phase de l'alliage NixCo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
II.5 Moments magnetiques des alliages FexCo et NixCo . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
II.6 Coercivite des alliages FexCo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
II.7 Resistivite electrique des alliages FexCo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
II.8 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
III Proprietes structurales, magnetiques et electriques des lms FexNi/Si(100) 32
III.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
III.2 Les procedures experimentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
III.3 Composition et analyse structurale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
III.3.1 Analyse par EDX et par RBS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
III.3.2 Analyse par di raction classique des rayons X (DRX) . . . . . . . . . . . . 34
III.3.3 Analyse des pro ls des pics de di raction (LPA) . . . . . . . . . . . . . . . 36
III.3.4 Observations par microscopie a force atomique (AFM) . . . . . . . . . . . 39
III.4 Coercivite et aimantation a saturation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
III.4.1 La coercivite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
III.4.2 Aimantation a saturation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
III.5 Resistivite electrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
III.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
IV Composition et structure des lms FexNiyCoz/Si(100) 47
IV.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
IV.2 Diagramme d'equilibre d'un alliage ternaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
IV.3 Analyse chimique par EDX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
IV.4 Mesure des epaisseurs des couches FexNiyCoz /Si(100) . . . . . . . . . . . . . . . . 51
IV.4.1 Analyse par retrodi usion Rutherford (RBS) . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
IV.5 Proprietes structurales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
IV.5.1 Diagramme ternaire des phases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
IV.5.2 Analyse structurale par di raction classique des rayons X . . . . . . . . . . 55
IV.5.2.1 Les di ractogrammes des couches minces FexNiyCoz/Si(100) . . . 55
IV.5.2.2 Le parametre de maille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
IV.5.3 Analyse microstructurale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
IV.6 Analyse par microscopie a force atomique (AFM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
IV.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
V Proprietes magnetiques et electriques des lms FexNiyCoz/Si(100) 63
V.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
V.2 Proprietes magnetiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
V.2.1 Le cycle d'hysteresis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
V.2.2 Aimantation a saturation des lms FexNiyCoz/Si(100) . . . . . . . . . . . . 66
V.2.3 Champ coercitif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
V.3 La resistivite electrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
V.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
A Proprietes structurales, elastiques, electroniques et optiques des composes
AIn2P2(A=Ca, Sr, Ba) 75
A.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
A.2 Methode de calcul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
A.3 Proprietes des composes MIn2P2(M=Ca, Sr) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
A.3.1 Proprietes structurales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
A.3.2 Structure electronique et liaisons chimiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
A.3.3 Constantes elastiques des composes MIn2P2 . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
A.3.4 Proprietes optiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
A.4 Proprietes du compose BaIn2P2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
A.4.1 Les proprietes structurales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
A.4.2 Constantes elastiques du compose BaIn2P2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
A.4.3 Structure electronique et liaisons chimiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
A.4.4 Proprietes optiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
A.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
c. Conclusion generale 93Côte titre : DPH/0183 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1Pr4QWtxSKMLgRUNmEjyFfNblObzQ25ze/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : Etude des propriétés structurale, électrique et magnétique des couches minces FexNi100-x et FexNiyCoz déposées par évaporation sous vide sur du silicium monocristallin Si(100) [texte imprimé] / Nacir Guechi ; A Bourzami, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2016 . - 1 vol. (95 f.).
Catégories : Thèses & Mémoires:Physique Mots-clés : LPA
lms de fer-nickel-cobalt
Coercivite
Aimantation
phases-ZintlRésumé : Ce travail de these est consacre a l'etude de certaines proprietes physiques de deux series de lms
FexNi et FexNiyCoz coevapores sur du silicium oxyde Si(100), en faisant varier la composition. Pour la seconde
serie, les proportions de nickel et de fer ont ete maintenues constantes et, proche de celle du permalloy. Apres la
determination de la composition atomique par l'analyse EDX, les epaisseurs des lms ont ete deduites en simulant
les spectres RBS pour chaque lm. Les informations deduites des techniques de la di raction classique des rayons
X (DRX) et la microscopie a force atomique (AFM) indiquent que les lms sont polycristallins et croissent avec
les textures < 111 > et < 110 > pour la premiere serie et la texture < 111 > pour la deuxieme serie. Deux
methodes ont ete utilisees pour etudier l'analyse des pro ls des raies X (LPA). Les proprietes magnetiques ont ete
etudiees en enregistrant les cycles d'hysteresis au moyen d'un magnetometre a gradient de champ (AGFM), ou
d'un magnetometre a echantillon vibrant (V SM). Tous les echantillons sont magnetiquement doux caracterises par
une anisotropie planaire, sans aucune direction preferentielle. Il a ete constate que l'ajout de cobalt au permalloy
ameliore son aimantation a saturation tout en maintenant une faible coercivite, tandis que la resistivite demeure
sensiblement constante. D'un autre c^ote, les proprietes structurales, elastiques, electroniques et optiques des com-
poses AIn2P2(A = Ca; Sr;Ba) de type phases-Zintl ont ete calculees.Note de contenu : Table des matieres
i. Introduction generale 1
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
I Elaboration et caracterisation des couches minces 5
I.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
I.2 Methodes physiques de dep^ot des couches minces . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
I.2.1 L'evaporation par e et joule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
I.3 Elaboration des couches minces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
I.3.1 Description de l'evaporateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
I.3.2 Conditions d'evaporation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
I.4 Techniques de caracterisations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
I.4.1 La Microscopie a Force Atomique (AFM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
I.4.2 Le microscope electronique a balayage (MEB) . . . . . . . . . . . . . . . . 10
I.4.3 Spectrometrie de retrodi usion de Rutherford(RBS) . . . . . . . . . . . . . 10
I.4.4 Di raction des rayons X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
I.4.5 Les magnetometres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
I.4.6 Mesure de la resistivite electrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
I.4.7 L'e et Kerr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
I.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
II Les alliages magnetiques FexCo et CoxNi 21
II.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
II.2 Caracteristiques physiques et chimiques des elements Fe, Co et Ni . . . . . . . . . 22
II.3 Ferromagnetisme des metaux Fe, Co et Ni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
II.4 Diagrammes de phase des alliages FexCo et CoxNi . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
II.4.1 Diagramme de phase de l'alliage FexCo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
II.4.2 Diagramme de phase de l'alliage NixCo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
II.5 Moments magnetiques des alliages FexCo et NixCo . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
II.6 Coercivite des alliages FexCo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
II.7 Resistivite electrique des alliages FexCo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
II.8 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
III Proprietes structurales, magnetiques et electriques des lms FexNi/Si(100) 32
III.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
III.2 Les procedures experimentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
III.3 Composition et analyse structurale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
III.3.1 Analyse par EDX et par RBS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
III.3.2 Analyse par di raction classique des rayons X (DRX) . . . . . . . . . . . . 34
III.3.3 Analyse des pro ls des pics de di raction (LPA) . . . . . . . . . . . . . . . 36
III.3.4 Observations par microscopie a force atomique (AFM) . . . . . . . . . . . 39
III.4 Coercivite et aimantation a saturation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
III.4.1 La coercivite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
III.4.2 Aimantation a saturation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
III.5 Resistivite electrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
III.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
IV Composition et structure des lms FexNiyCoz/Si(100) 47
IV.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
IV.2 Diagramme d'equilibre d'un alliage ternaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
IV.3 Analyse chimique par EDX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
IV.4 Mesure des epaisseurs des couches FexNiyCoz /Si(100) . . . . . . . . . . . . . . . . 51
IV.4.1 Analyse par retrodi usion Rutherford (RBS) . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
IV.5 Proprietes structurales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
IV.5.1 Diagramme ternaire des phases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
IV.5.2 Analyse structurale par di raction classique des rayons X . . . . . . . . . . 55
IV.5.2.1 Les di ractogrammes des couches minces FexNiyCoz/Si(100) . . . 55
IV.5.2.2 Le parametre de maille . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
IV.5.3 Analyse microstructurale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
IV.6 Analyse par microscopie a force atomique (AFM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
IV.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
V Proprietes magnetiques et electriques des lms FexNiyCoz/Si(100) 63
V.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
V.2 Proprietes magnetiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
V.2.1 Le cycle d'hysteresis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
V.2.2 Aimantation a saturation des lms FexNiyCoz/Si(100) . . . . . . . . . . . . 66
V.2.3 Champ coercitif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
V.3 La resistivite electrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
V.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
A Proprietes structurales, elastiques, electroniques et optiques des composes
AIn2P2(A=Ca, Sr, Ba) 75
A.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
A.2 Methode de calcul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
A.3 Proprietes des composes MIn2P2(M=Ca, Sr) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
A.3.1 Proprietes structurales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
A.3.2 Structure electronique et liaisons chimiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
A.3.3 Constantes elastiques des composes MIn2P2 . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
A.3.4 Proprietes optiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
A.4 Proprietes du compose BaIn2P2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
A.4.1 Les proprietes structurales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
A.4.2 Constantes elastiques du compose BaIn2P2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
A.4.3 Structure electronique et liaisons chimiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
A.4.4 Proprietes optiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
A.5 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
c. Conclusion generale 93Côte titre : DPH/0183 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1Pr4QWtxSKMLgRUNmEjyFfNblObzQ25ze/view?usp=shari [...] Format de la ressource électronique : Exemplaires (1)
Code-barres Cote Support Localisation Section Disponibilité DPH/0183 DPH/0183 Thèse Bibliothéque des sciences Français Disponible
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