Architectures de couches minces pour dispositifs magnétiques

Résumé

Les transitions vertes et numériques vont entraîner une demande énorme en métaux et en semi-conducteurs. Cela soulève des inquiétudes quant à la disponibilité des matériaux dans un avenir assez proche. Pour relever ce défi, il est nécessaire de déployer des efforts sans précédent pour découvrir de nouveaux matériaux plus durables et étendre leurs fonctionnalités au-delà des limites des matériaux conventionnels. Dans cette optique, l'objectif principal de cette thèse est la synthèse de films minces de MnSi métastables dans le but d'améliorer leurs propriétés magnétiques, en particulier d'augmenter la température de Curie (TC) au-delà de sa valeur d'origine de 30 K. Pour ce faire, des films minces ont été déposés par pulvérisation cathodique en composition non stœchiométrique, c'est-à-dire dans un état bien éloigné de l'équilibre stable. La cristallisation des films a ensuite été contrôlée par recuit thermique rapide (RTA) ou par irradiation au laser. On obtient ainsi un contrôle précis de la cristallisation du MnSix non stœchiométrique (0,78 < x < 1). La température de Curie TC montre une évolution non monotone avec la cristallisation. Aux stades les plus précoces et les plus avancés, la température de Curie est comparable à celle du MnSi stœchiométrique (TC = 30 K). À un stade intermédiaire, alors que le matériau est cristallin et reste non stœchiométrique, les valeurs plus élevées de TC sont enregistrées. En effet, une augmentation significative de cinq fois de la température de Curie (passant de 30 K à 150 K) du composé MnSi a été obtenue. Cette découverte met en évidence le potentiel de contrôler la métastabilité des matériaux comme une voie prometteuse et relativement peu explorée pour améliorer les propriétés des matériaux, sans avoir besoin d'éléments critiques tels que les terres rares.