[Publication] Méthode de croissance en film mince de composés Heusler pour des applications en spintronique
Cet article fait suite à une invitation du Journal of Applied Physics à rédiger un tutoriel sur la croissance des composés Heusler et leurs applications en spintronique.
L’intérêt de certains composés Heusler magnétiques repose sur une polarisation en spin complète au niveau de Fermi, accompagnée par un amortissement magnétique (damping) extrêmement faible.
Ainsi l’énergie nécessaire au retournement de l’aimantation est fortement abaissée, enjeu majeur des dispositifs spintroniques.
La synthèse de composés Heusler Co2MnZ magnétiques (Z=Al, Si, Ga, Ge, Sn, Sb) en épitaxie par jets moléculaires, réalisée sur la MBE quaternaire du TUBE D.A.U.M. y est donc détaillée, en insistant tout particulièrement sur le contrôle de la stœchiométrie 2 :1 :1.
L’influence de la stœchiométrie sur la structure cristalline et sur les propriétés électroniques est examinée et expliquée. Des valeurs record de l’amortissement magnétique jamais observées sur des couches conductrices ont été atteintes, confirmant ainsi les prédictions théoriques.
La conclusion la plus importante concernant les applications est le maintien de ces propriétés sur des couches polycristallines, à condition de respecter la stœchiométrie à moins de 2% près.
Ce travail a été mené par les chercheurs de l’équipe Nanomagnétisme et Spintronique dans le cadre d’une convention scientifique avec la ligne CASSIOPEE du Synchrotron SOLEIL et du projet ANR CHIPMuNCS. Il s’est fortement appuyé les centres de compétences D.A.U.M., Microscopies-Microsondes-Métallographie, Magnétisme et Cryogénie et X-Gamma de l’IJL et a bénéficié du soutien du projet IMPACT N4S.
Titre : Issues in growing Heusler compounds in thin films for spintronic applications
Auteurs : Charles Guillemard, Sébastien Petit-Watelot, Thibaut Devolder, Ludovic Pasquier, Pascal Boulet, Sylvie Migot, Jafaar Ghanbaja, Francois Bertran, Stéphane Andrieu
Nom de la revue : Journal of Applied Physics
Date de parution (en ligne) : 28 décembre 2020
Lien : https://doi.org/10.1063/5.0014241
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Suivi de l’intensité d’une raie de diffraction d’électrons pendant la croissance épitaxiale du composé Co2MnGa sur un buffer de vanadium. Les flux des 3 éléments chimiques sont d’abord fixés par une mesure à microbalance à quartz, et le temps de complétion d’un plan atomique peut donc être calculé et vérifié en mesurant la période des oscillations d’intensité (oscillations RHEED en b) et transformée de Fourier en c). La croissance s’opère par double-plan (d), montrant la propension à former l’ordre chimique pendant la croissance. L’accord entre la vitesse de croissance attendue et celle mesurée en diffraction d’électron est excellent et permet de contrôler la stœchiométrie à 1% près.