Service de Physique de l'Etat Condensé

Croissance épitaxiale de films nanométriques de Fe3O4
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Diagramme de diffraction X en géométrie θ/2θ d'un film de Fe3O4(111) de 15 nm d'épaisseur. Insert de droite: "rocking curve". Insert de gauche: cliché de diffraction RHEED en fin de croissance.

La magnétite (Fe3O4) est un des seuls matériaux demi-métalliques (conducteur pour un état de spin et isolant pour l'autre) à présenter une température de Curie (Tc= 860 K) très au-dessus de la température ambiante. A ce titre, cet oxyde ferrimagnétique constitue un matériau de choix pour les composants de l’électronique de spin. Dans ce contexte, le SPCSI a mis au point une méthode d'épitaxie par jets moléculaires (MBE) assistée par plasma d'oxygène atomique permettant l’élaboration de couches minces nanométriques de Fe3O4 sur des substrats monocristallins de saphir. Les films sont caractérisés in situ pendant et après la croissance par différentes techniques d'analyse de surface: diffraction d'électrons rapides (RHEED) et lents (LEED), spectroscopie de photons X (XPS) et d'électrons (AES).

 

Image de microscopie électronique en transmission (HRTEM) d’un film de 15 nm de Fe3O4 déposé sur un substrat d'alumine (Coll. P. Bayle-Guillemaud,DSM/DRFMC/SP2M).

Notre méthode de croissance permet d’obtenir des films de bonne qualité cristalline comme en témoigne cette image de microscopie électronique en transmission. On observe néanmoins par endroit la présence de parois d'antiphase, défaut structural caractéristique des couches minces.

 

Maj : 13/10/2009 (13)

 

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