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HAL Id: tel-00009675 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009675 Submitted on 5 Jul 2005 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Synthèse et caractérisation de pérovskites doubles magnétorésistives dérivées de Sr2FeMoO6 Ciprian Bogdan Jurca To cite this version: Ciprian Bogdan Jurca. Synthèse et caractérisation de pérovskites doubles magnétorésistives dérivées de Sr2FeMoO6. Matériaux. Université Paris Sud - Paris XI, 2004. Français. ￿tel-00009675￿ UNIVERSITE DE PARIS XI UFR SCIENTIFIQUE D'ORSAY No. d'ordre : 7793 UNIVERSITE DE BUCAREST FACULTE DE CHIMIE T H E S E Présentée par Ciprian Bogdan JURCA Pour obtenir le titre de DOCTEUR DE L'UNIVERSITE PARIS XI ET DE L'UNIVERSITE DE BUCAREST Spécialité : SCIENCES DES MATERIAUX, OPTION CHIMIE Sujet : Synthèse et caractérisation de pérovskites doubles magnétorésistives dérivées de Sr2FeMoO6 Directeurs de thèse : Professeur Patrick Berthet et Professeur Eugen Segal Soutenue à Orsay, le 20 décembre 2004, devant le jury composé de : Mme Agnès Barthélémy Professeur, Université Paris XI Président M. Marius Andruh Professeur, Université de Bucarest Rapporteur Mme Christine Martin Directrice de Recherche, CRISMAT Caen Rapporteur M. Patrick Berthet Professeur, Université Paris XI Examinateur M. Eugen Segal Professeur, Université de Bucarest Examinateur Thèse en cotutelle préparée au Laboratoire de Physico-Chimie de l'État Solide, Université Paris XI, Orsay, France et au Département de Chimie Physique, Université de Bucarest, Roumanie

                   
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   Introduction........................................................................................................................................1 I Présentation générale des pérovskites doubles A2FeMoO6................................................................3 I.1 Généralités..................................................................................................................................3 I.2 Structure cristalline.....................................................................................................................3 I.3 Structure électronique. Propriétés magnétiques.........................................................................6 I.3.a. Configurations électroniques. Couplage antiferromagnétique fer-molybdène..................6 I.3.b. Densité d'états....................................................................................................................7 I.3.c. Théories des interactions magnétiques..............................................................................8 I.3.d. Température de Curie......................................................................................................11 I.3.e. Aimantation à saturation..................................................................................................12 I.4 Magnétorésistance....................................................................................................................14 I.5 Applications pratiques des demi-métaux..................................................................................15 II Méthodes expérimentales. Principes et instruments.......................................................................17 II.1 Synthèse des échantillons........................................................................................................17 II.1.a. Méthodes de synthèse.....................................................................................................17 II.1.b. Sources d'erreurs............................................................................................................22 II.2 Diffraction de rayons X sur poudres.......................................................................................24 II.2.a. Principe de la méthode. Appareils utilisés......................................................................24 II.2.b. Affinement de structure (Méthode de Rietveld).............................................................26 II.2.c. Sources d'erreurs.............................................................................................................29 II.3 Microscopie électronique à balayage (MEB)..........................................................................30 II.3.a. Principe de la méthode. Appareil utilisé.........................................................................30 II.4 Mesures magnétiques. Magnétomètre à SQUID.....................................................................31 II.4.a. Principe de la méthode. Appareil utilisé.........................................................................31 II.4.b. Sources d'erreurs............................................................................................................34 II.5 Mesures électriques. Résistivité et magnétorésistance............................................................35 II.5.a. Principe. Appareils utilisés.............................................................................................35 II.5.b Sources d'erreurs.............................................................................................................41 III Étude de la composition de référence Sr2FeMoO6........................................................................45 III.1 Généralités.............................................................................................................................45 III.2 Synthèse.................................................................................................................................45 III.2.a Conditions expérimentales.............................................................................................45 III.3 Stœchiométrie en oxygène.....................................................................................................47 III.4 Microstructure........................................................................................................................48 III.5 Structure cristalline................................................................................................................52 III.6 Propriétés magnétiques .........................................................................................................59 III.6.a Température de Curie. Transition magnétique et structurale.........................................59 III.6.b Température de Curie-Weiss. Moments magnétiques effectifs.....................................63 III.6.c Aimantation à saturation.................................................................................................65 III.7 Propriétés électriques.............................................................................................................67 I Table des matières III.8 Magnétorésistance..................................................................................................................71 III.9 Conclusions............................................................................................................................76 IV Étude des compositions Sr2FexMo2-xO6.........................................................................................79 IV.1 Généralités.............................................................................................................................79 IV.2 Synthèse.................................................................................................................................80 IV.3 Microstructure.......................................................................................................................82 IV.4 Structure cristalline................................................................................................................85 IV.5 Propriétés magnétiques..........................................................................................................95 IV.5.a Température de Curie. Transition magnétique..............................................................95 IV.5.b Aimantation à saturation. Influence du désordre d'antisites...........................................97 IV.6 Propriétés électriques...........................................................................................................100 IV.7 Magnétorésistance...............................................................................................................104 IV.8 Conclusions..........................................................................................................................110 V Étude des compositions Sr2FeCrxMo1-xO6.....................................................................................113 V.1 Généralités............................................................................................................................113 V.2 Synthèse................................................................................................................................113 V.3 Microstructure.......................................................................................................................114 V.4 Structure cristalline...............................................................................................................116 V.5 Propriétés magnétiques ........................................................................................................121 V.5.a Température de Curie. Transition magnétique..............................................................121 V.5.b Aimantation en champ fort............................................................................................122 V.6 Propriétés électriques............................................................................................................124 V.7 Magnétorésistance.................................................................................................................125 V.8 Conclusions...........................................................................................................................128 VI Conclusions générales.................................................................................................................131 VII Bibliographie..............................................................................................................................135 II
  Les techniques de l'information demandent de plus en plus de ressources pour le stockage et le traitement de celle-ci sous forme numérique. Le développement de ces ressources fait de plus en plus appel à des matériaux présentant des fonctionnalités originales. Celles-ci peuvent en particulier être obtenues grâce aux découvertes remarquables issues d'une science nouvelle : l'électronique de spin ou spintronique. Ce domaine est basé sur l'utilisation du spin de l'électron plutôt que sur celle de sa charge caractéristique pour l'électronique traditionnelle. Dans ce domaine, la découverte de la magnétorésistance géante (GMR) à la fin des années 80 a permis la réalisation d'applications qui ont révolutionné le monde informatique d'aujourd'hui. Prenons comme exemple les disques durs : au début des années 90, la capacité de stockage d'un disque dur très performant était de quelque dizaines de méga-octets ; les disques actuels, équipés de têtes de lecture GMR ont permis l'augmentation de la capacité jusqu'à des valeurs de quelques centaines de giga-octets. Ceci n'est pas le seul exemple, car l'impact prévu pour l'introduction des mémoires magnétorésistives (MRAM) non-volatiles est encore plus grand. La réalisation de dispositifs présentant des magnétorésistances élevées dans un large domaine de température fait souvent appel à des matériaux présentant une forte polarisation en spin qui peut atteindre 100 %. Dans cette catégorie, on trouve les demi-métaux, matériaux magnétiques dont la bande de conduction est totalement polarisée en spin en dessous de leur température de Curie. Ces demi-métaux ne présentent pas obligatoirement une magnétorésistance intrinsèque, mais, associés à d'autres matériaux dans des multicouches ils permettent d'obtenir une magnétorésistance par effet tunnel (TMR) qui peut également se manifester dans le matériau lui même préparé sous forme polycristalline. Au-delà des applications évoquées plus haut les demi- métaux utilisés sous forme polycristalline peuvent permettre la fabrication de capteurs de position et en particulier de potentiomètres sans contact. Pour ces matériaux polycristallins, il est nécessaire de connaître et de contrôler les propriétés intrinsèques (intragranulaires) telles que la température de Curie et la polarisation des porteurs de charge et les propriétés extrinsèques (microstructurales) qui régissent le transport intergranulaire. 1 Introduction D'un point de vue pratique, la réalisation de dispositifs fonctionnant dans un large domaine de température autour de la température ambiante nécessite de disposer d'un demi-métal dont la température de Curie soit aussi élevée que possible. C'est le cas du composé Sr2FeMoO6 qui a une température de Curie supérieure à 400 K, plus élevée par exemple que celles des manganites de terre rare. Cette pérovskite double est connue depuis les années 60, mais des investigations récentes [Kobayashi 1998] ont montré le caractère de demi-métal, ce qui a lancé des recherches soutenues dans ce domaine. Dans le travail présenté dans ce mémoire, nous nous sommes intéressés à divers aspects de la préparation du composé Sr2FeMoO6, en examinant d'une part les effets de différents écarts à la stœchiométrie et d'autre part les évolutions structurales et microstructurales induites par différents protocoles de préparation. Nous rapportons également les résultats obtenus lors de l'étude des propriétés magnétiques et de transport des échantillons synthétisés. Le premier chapitre fait une présentation générale des pérovskites doubles de type A2FeMoO6 (A – cation alcalino-terreux) du point de vue de leurs structures cristalline et électronique. Les propriétés magnétiques qui en découlent sont présentées ensuite, ainsi que la magnétorésistance et uploads/Litterature/ tel-00009675.pdf

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• Publié le Aoû 25, 2022
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