Élaboration de couches minces ferromagnétiques de CoxFe100-x et investigations de leurs propriétés physiques
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Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté des Sciences
Abstract
In this work, we have studied the magnetic and structural properties of CoxFe100-x thin films thermally evaporated onto glass and Si (111) substrates. The atomic compositions evaluated from X-Ray Fluorescence (XRF) analysis, are found to range from 38 to 65at. %. The structural properties have been performed by X-Ray diffractometry technique (XRD). X-Ray diffraction spectra present (110) and (211) Bragg peaks for all the samples deposited onto Si (111). For samples deposited onto glass substrate, the X-ray patterns present three Bragg peaks situated at 2θ equal to 45°, 65° and 83°, corresponding to (110), (200) and (211) Miller indices respectively. The preferential orientation for all samples is <110> with a bcc-phase. The lattice parameter and the stress ɛ decrease rapidly with the atomic composition. The root mean square roughness (rms) increases with x. The magnetic properties have been analysed by means of a Vibrating Sample Magnetometer (VSM) apparatus. The saturation magnetization (Ms) decreases linearly with x. The coercive field Hc, rms and grain size evolutions are studied versus cobalt content x, for the two series and they have been found to present the same behaviour. The Ms values vary between 1480 and 1730 emu/cm3 for Cox Fe100-x/Si (111) and between 1535 and 1685 emu/cm3 for Cox Fe100-x/glass. The easy magnetic axis has been found to lie in the plane of the film. The magnetization curves present rectangular hysteresis loops inferring no in-plane anisotropy. The CoxFe100-x thin films are ferromagnetic and no clear substrate effect is noticeable
Description
Dans ce travail de thèse, nous avons étudié les propriétés magnétiques et structurales des couches minces CoxFe100-x, déposées par évaporation thermique sous vide, sur Si(111) et sur
le verre. La composition chimique des éléments a été identifiée par la technique de la spectroscopie de fluorescence des rayons x (XRF). Les valeurs de la concentration atomique
du cobalt x sont confinées entre 38 et 65. Les analyses structurales montrent une orientation préférentielle <110> avec une phase bcc, pour tous les échantillons. Le paramètre de maille et la microdéformation décroit rapidement avec la composition chimique x. La morphologie et la topographie des surfaces réalisées par AFM montrent des images surfaciques lisses et rugueuses. La rugosité des surfaces augmente avec la composition chimique x. L’analyse magnétique a été réalisée à l’aide d’un magnétomètre à échantillon vibrant (VSM).
L’aimantation à saturation Ms décroit linéairement avec la composition chimique x. l’évolution du champ coercitif avec la composition chimique, la rugosité des surfaces et la taille des grains, ont été étudiés, pour les deux séries. Les valeurs de Ms varient entre 1480 et 1730 e.m.u/cm3 pour les échantillons CoxFe100-x/Si (111) et entre 1535 et 1685 e.m.u/cm3 pour les échantillons Cox Fe100-x/verre. L’axe de facile aimantation est dans le plan des films. Les courbes d’aimantation présentent des cycles hystérésis carrées, ce qui confirme l’absence d’anisotropie dans le plan