Academic literature on the topic 'Alliage Heusler'

La polarisation du courant de spin dans un dispositif spintronique est à l'origine des effets magnéto-résistifs qui définissent ses propriétés fonctionnelles. En général, pour polariser un courant d'électrons, celui-ci traverse soit une couche ferromagnétique métallique, soit une barrière d'oxyde magnétique. Dans le cadre de cette thèse, nous avons abordé les deux alternatives. Dans une première étape, des couches d'oxyde magnétique dilué de type TiO2 :Co ont été élaborées par pulvérisation cathodique. Leurs propriétés structurales, morphologiques et magnétiques ont été étudiées afin d'optimiser leur potentiel d'intégration dans une structure complexe de type filtre à spin. Dans une deuxième étape, nous avons réalisé et étudié des jonctions tunnel magnétiques monocristalline à base d'alliage full-Heusler Co2FeAl (qui ont une polarisation théorique de 100%) et de barrière tunnel de MgO(001). Par une étude parallèle cristallographique et magnétique, nous avons démontré la corrélation directe entre l'anisotropie structurale et les anisotropies magnétiques des couches minces d'alliage Co2FeAl. En utilisant ces couches comme des électrodes magnétiques, nous avons élaboré, micro-structuré et étudié des jonctions tunnel magnétiques cristallines. Notre analyse a démontré que le transport tunnel polarisé en spin et la qualité de la demi-métallicité de l'alliage présentent une forte dépendance du grade de cristallinité du système. Au-delà des aspects purement expérimentaux, cette thèse comporte des études de modélisation analytique, numérique et ab-initio pour les propriétés magnétiques, électroniques et de transport polarisé en spin des systèmes et dispositifs étudiés
The polarization of the spin current in a spintronic device is at the origin of magneto-resistive effects that define its functional properties. Typically, in order to spin-polarize a current of electrons two alternatives are used: the electron current crosses either a ferromagnetic metal or a magnetic oxide barrier. Within this thesis, we addressed both alternatives. In a first step, layers of TiO2 diluted magnetic oxide type doped with cobalt were prepared by sputtering. Their structural, morphological and magnetic properties were studied to optimize their potential for integration into a complex spin filter type structure.In a second step, we focused our efforts on the elaboration and the study of single-crystal magnetic tunnel junction based on the full-Heusler alloy Co2FeAl and the MgO (001) tunnel barrier. From a theoretical point of view, the Heusler alloys are expected to be half-metallic. This leads to a spin polarization of 100%. Following a parallel crystallographic and magnetic study of thin Co2FeAl alloy films, we demonstrated a direct correlation between structural and magnetic anisotropies. Using these layers as magnetic electrodes, we elaborated and studied UV micro-structured crystalline magnetic tunnel junctions. Our analysis demonstrates that the spin polarized tunneling and the quality of the half-metallicity of the alloy has a clear dependence on the degree of crystallinity of the system. Beyond the purely experimental aspects, this thesis includes studies of analytical, numerical and ab-initio modeling of the magnetic and electronic properties as well as for the spin polarized transport in the studied systems and devices

L'extraordinaire evolution de l'electronique de spin pendant la derniere decade a determine une intense activite de recherche sur les materiaux ferromagnetiques demi-metalliques, qui ont la bande de conduction entierement polarisee en spin. Le demi-heusler demi-metallique nimnsb a ete choisi en raison de sa temperature d'ordre elevee (t c=730 k), ce qui permet son integration dans des dispositifs fonctionnant a temperature ambiante. Le but de cette these est triple : preparer et caracteriser le comportement magnetique et de transport des couches minces epitaxiees de nimnsb, etudier leur proprietes de surface et synthetiser des jonctions tunnel magnetoresistives a base de ce compose. Les couches minces epitaxiees de nimnsb ont ete fabriquees par pulverisation cathodique. Les conditions de depot ont ete optimisees afin de combiner les qualites structurales et topographiques de ces couches. Une etude detaillee des proprietes magnetiques et de transport a ete conduite, en accordant une attention particuliere a la mise en evidence experimentale de la transition demi-metal / metal a basse temperature (t*100 k). Les proprietes de surface ont ete investiguees par plusieurs techniques spectroscopiques. Pour une surface stchiometrique et ordonnee une forte polarisation en spin (70%) a ete enregistree. L'instabilite de cette surface lors des traitements thermiques et gravure a l'argon a ete mise en evidence par une severe segregation de mn et une chute de la polarisation en spin, aussi que de la temperature de debye. Des jonctions tunnel homoepitaxiees ont ete egalement fabriquees, en utilisant comme barriere tunnel le demi-heusler semiconducteur ticosb. Le transport a travers la barriere s'est avere diffusif et la magnetoresistance cpp mesuree tres faible.

Corrélation entre les propriétés structurales et magnétiques des couches minces et nanostructures de Co₂FeAl Co₂FeAl (CFA) est un alliage Heusler très attractif pour les applications en spintronique. Ses propriétés magnétiques et structurales dépendent fortement des orientations cristallines et de la qualité des interfaces. Ce travail de thèse a porté sur les effets de l'épaisseur (dCFA), du type de substrat (MgO, Si et SrTiO₃ (STO)) ainsi que de la température de recuit (Ta) sur ces propriétés. Les analyses structurales ont montré que les couches déposées sur les substrats MgO et STO croissent avec épitaxie contrairement au cas de Si. Lorsque dCFA et Ta diminuent, l’ordre chimique évolue de la phase moyennement ordonnée B2 vers la phase plus désordonnée A2, quel que soit le substrat. Les mesures de résonance ferromagnétique (FMR) révèlent que les couches sur MgO et STO présentent une superposition d'anisotropies planaires uniaxiale et d’ordre 4, alors que seule une faible anisotropie uniaxiale est présente pour les couches CFA déposées sur Si. Cette anisotropie d’ordre 4 a été directement reliée à la structure cristalline de ces couches. Les mesures FMR et de diffusion Brillouin de la lumière ont mis en évidence la présence d’une grande anisotropie uniaxiale perpendiculaire négative, liée à l’interface CFA/MgO, qui augmente avec 1/dCFA et avec Ta. Les mécanismes de relaxation de l’aimantation ont été soigneusement étudiés et des coefficients d'amortissement de Gilbert de 0.0011 ont été mesurés, validant ainsi l’intérêt porté à ces alliages pour les applications dans les dispositifs à base de transfert de spin. Enfin, l’étude de réseaux de lignes submicroniques à base des couches minces de CFA a révélé une quantification des ondes de spin liée à la largeur finie des lignes
ACorrelation between structural and magnetic properties of Co₂FeAl thin films and nanostructures Co₂FeAl (CFA) is a very attractive Heusler alloy for spintronic applications. Their structural and magnetic properties depend strongly on the crystalline orientations and the interfaces quality. Therefore, the aim of this thesis is the study effects of the film thickness (dCFA), the substrate (MgO, Si and SrTiO₃(STO)) as well as the annealing temperature (Ta) on these properties. The structural analysis revealed a good epitaxial growth for films deposited on MgO and STO, in contrast to the Si substrate. The chemical order varies from the partially ordered B2 phase to the disordered A2 phase as dCFA or Ta decreases, regardless of the substrate. The ferromagnetic resonance (FMR) measurements show the superposition of a uniaxial and fourfold anisotropies for films grown on MgO and STO and only a weak uniaxial anisotropy for the samples grown on Si. The fourfold anisotropy is directly correlated to the crystal structure of the samples. The FMR and Brillouin light scattering measurements reveal the presence of a large negative perpendicular uniaxial anisotropy induced by CFA/MgO interface, which increases with 1/dCFA and with Ta. The relaxation mechanisms have carefully been studied and Gilbert damping coefficients of 0.0011 have been measured making CFA as a potential candidate for spin transfer torque-based devices. Finally, the study of submicron arrays of stripe obtained by patterning of the continuous CFA films reveals a spin waves quantization due to the finite stripes width

L'amélioration des techniques de dépôts et l’évolution de la compréhension de la physique de la matière condensée a conduit à la découverte de phénomènes nouveaux en électronique de spin (spintronique). En particulier, le retournement de l’aimantation par couple de transfert de spin et couple spin-orbite, ainsi que le développement de dispositifs basés sur la propagation d’ondes de spin ont fait de l’amortissement magnétique de Gilbert un paramètre central pour les futures technologies de stockage et de traitement de l’information. Dans cette étude, la prédiction de valeurs très faibles d’amortissement dans les alliages d’Heusler demi métaux magnétiques Co2MnZ est expérimentalement observée et directement corrélée à la structure électronique sous-jacente. En effet, en substituant l’élément Z dans des couches minces monocristallines de haute qualité de Co2MnZ (Z= Al, Si, Ga, Ge, Sn, Sb) faites par épitaxie par jet moléculaire, les propriétés électroniques telles que le gap de spin minoritaire, la position du niveau de Fermi et la polarisation en spin peuvent être accordées et leurs conséquences sur la dynamique de l’aimantation sont analysées. Les résultats expérimentaux nous permettent de comprendre la relation existante entre la structure électronique mesurée et la valeur d’amortissement magnétique, ainsi que de les comparer aux calculs ab initio. Les valeurs d’amortissement entre 4.1 x10-4 et 9 x10-4 pour Co2MnSi, Co2MnGe, Co2MnSn et Co2MnSb sont les plus petites valeurs jamais reportées pour des couches conductrices et constituent une preuve expérimentale qui confirme les prédictions théoriques sur ces alliages d’Heusler demi métaux magnétiques. Ensuite, la relation entre l’amortissement magnétique de Gilbert et le temps de désaimantation ultra-rapide induit par pulse laser dans la série d’alliages quaternaires Co2MnSixAl1-x à polarisation en spin variable est étudiée. Cette partie vise à vérifier des modèles théoriques qui essaient d’unifier ces deux quantités vivant sur des échelles de temps différentes. Finalement, les propriétés structurales et magnétiques de super réseaux Mn3Ga/Co2YZ sont étudiées dans le but de combiner un amortissement de Gilbert très faible, un gap de spin minoritaire ainsi que l’aimantation perpendiculaire aux plans des couches, une caractéristique indispensable pour des dispositifs à faible consommation d’énergie
Improvements in thin film elaboration methods and a deeper understanding of condensed matter physics have led to new exciting phenomena in spin electronics (spintronics). In particular, magnetization reversal by spin-orbit and spin-transfer torque as well as the development of spin waves based devices have placed the Gilbert magnetic damping coefficient as a key parameter for future data storage and information processing technologies. The prediction of ultralow magnetic damping in Co2MnZ Heusler half-metal magnets is explored in this study and the damping response is shown to be linked to the underlying electronic structure. By substitution of the Z element in high quality Co2MnZ (Z=Al, Si, Ga, Ge, Sn and Sb) epitaxial thin films grown by molecular beam epitaxy, electronic properties such as the minority-spin band gap, Fermi energy position in the band gap, and spin polarization can be tuned and the consequences for magnetization dynamics analyzed. Experimental results allow us to directly explore the interplay of spin polarization, spin gap and Fermi energy position, with the magnetic damping obtained in these films (together with predictions from ab initio calculations). The ultralow magnetic damping coefficients measured in the range from 4.1 x10-4 to 9 x10-4 for Co2MnSi, Co2MnGe, Co2MnSn and Co2MnSb are the lowest values ever reported in conductive layers and offer a clear experimental demonstration of theoretical predictions on half metal magnetic Heusler compounds. Then, the relation between the Gilbert damping and the ultrafast demagnetization time in quaternary Co2MnSixAl1-x compounds with a tunable spin polarization is analyzed. This way, it is possible to confront theoretical models unifying those two quantities that live in different timescales. Finally, structural and magnetic properties of Mn3Ga/Co2YZ Heusler superlattices are investigated in order to combine ultralow Gilbert damping coefficient, minority spin band gap and perpendicularly magnetized heterostructures, another requirement for low energy consumption devices. Through the present work, we aim to prove that Heusler compounds provide an excellent playground to study fundamental magnetism and offer a pathway for future materials design

Cette thèse s'inscrit dans le domaine des matériaux magnétiques pour les hyperfréquences. Les matériaux magnétiques les plus utilisés dans des dispositifs hyperfréquences sont des ferrites, en particulier les grenats qui ont un très faible amortissement magnétique (de l'ordre de 0,0001). La course à la miniaturisation dans les technologies actuelles, pose certains problèmes liés à l'intégration de ferrites dans les composants hyperfréquences. Ces matériaux, à base d'oxyde de fer, nécessitent généralement des températures de dépôt très élevées qui risquent d'endommager d'autres parties au sein d'un même circuit. Une solution réside dans l'utilisation de matériaux ferromagnétiques qui peuvent être déposés à des températures modérées. Cependant, ce type de matériaux présente habituellement des facteurs d'amortissement élevés les rendant ainsi peu compatibles avec les caractéristiques recherchés pour des composants hyperfréquences. Dans ce contexte, les alliages Heusler apparaissent particulièrement attrayants. En effet, ces derniers présentent une aimantation et une température de Curie élevées, et des calculs ab initio prédisent des facteurs d'amortissement extrêmement faibles. La première étape de ce travail a consisté à mettre au point un banc de résonance ferromagnétique capable d'étudier des matériaux dans le domaine hyperfréquence. Cette étape s'est suivie de l'élaboration de couches minces épitaxiales de Co2MnSi par pulvérisation cathodique sur substrat MgO (001) et MgO/Cr (001). Une étude structurale poussée (RHEED, diffraction X, microscopie électronique en transmission) a permis de vérifier la bonne qualité cristalline des couches. Leurs propriétés magnétiques ont été étudiées par des techniques statiques et dynamiques afin d'obtenir une caractérisation complète de leurs paramètres magnétiques en fonction de l'épaisseur du matériau : aimantation à saturation, constante d'échange, amortissement, facteur gyromagnétique, constantes d'anisotropie. L'obtention de ces paramètres a été assistée par une modélisation reposant sur des outils numériques développés pendant la thèse. Les échantillons étudiés présentent des faibles amortissements magnétiques compris entre 0,002 et 0,007. Les paramètres magnétiques (anisotropie magnétocristalline, facteur gyromagnétique) sont fortement modifiés avec l'implémentation d'une couche tampon de Cr. Cela suggère que les propriétés magnétiques dans les alliages Heusler, sous forme de couches minces, sont étroitement liées aux contraintes dans les interfaces. Ce travail de thèse est une première étape qui a montré que le Co2MnSi pourrait constituer une brique élémentaire pour la réalisation de composants hyperfréquences. L'ingénierie de la couche tampon s'annonce comme une clé pour rendre ces alliages compatibles avec les besoins des technologies actuelles. Cette thèse permettra, par la suite, d'étudier des systèmes plus complexes tels les cristaux magnoniques à base d'alliages Heusler
This thesis fits in the framework of magnetic materials for microwave applications. The magnetic materials most commonly used in microwave devices are ferrites, especially garnets, which have a very low magnetic damping (about 0. 0001). The needs of miniaturization in current technologies bring some problems related to the integration of ferrites in microwave components. Theses materials, containing iron oxides, generally require very high deposition temperatures that may damage other parts within a same circuit. One solution lies in the use of ferromagnetic materials, which can be deposited at moderate temperatures. However, this type of material usually has high damping factors making them incompatible with the characteristics desired in microwave components. In this context, the Heusler alloys are particularly attractive. Indeed, the latter have high magnetizations and Curie temperatures, and ab initio calculations predict extremely low damping factors. The first step of this work was to develop a Ferromagnetic Resonance setup capable of studying materials in the microwave domain. This step was followed by the preparation of epitaxial thin film of Co2MnSi, by sputtering deposition, on MgO (001) and MgO/Cr (001) substrates. A thorough structural study (RHEED, X-ray diffraction, transmission electron microscopy) allowed verifying the high crystalline quality of samples. Their magnetic properties were studied by static and dynamic techniques in order to provide a complete characterization of their magnetic parameters as a function of thickness: saturation magnetization, exchange constant, damping factor, gyromagnetic ratio, anisotropy constants. The samples studied show low magnetic damping factors ranging between 0. 002 and 0. 007. The magnetic parameters (magnetocrystalline anisotropy, gyromagnetic factor) are strongly modified with the implementation of a Cr buffer layer. This suggests that the magnetic properties of Heusler alloys thin films are closely related to strains at interfaces. This work shows that Co2MnSi could constitute a building bloc for the realization of microwave components. The buffer layer engineering is set to be a key to making these alloys compatible with the needs of current technologies. This work should make possible the study of more complex systems such as magnonic crystals based on Heusler alloys

La famille des alliages d'Heusler regroupe plusieurs composés considérés comme étant des candidats de choix pour être intégrés en tant qu'électrode magnétique dans des dispositifs d'électronique de spin performants. Les plus intéressants de ces alliages présentent en effet des températures de Curie élevées, une demi-métallicité théorique ainsi qu'un faible coefficient d'amortissement de Gilbert. Expérimentalement, les résultats obtenus sont cependant généralement moins probants que ceux annoncés numériquement. La première partie de cette thèse est donc consacrée à l'étude ab initio d'hypothèses usuellement utilisées pour expliquer les différences entre mesures expérimentales et résultats théoriques. Des calculs basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité ont été effectués pour comprendre l'impact de défauts structuraux (désordres chimiques partiels, déformations tétragonales, lacunes) sur les propriétés électroniques et magnétiques statiques et dynamiques d'alliages full-Heusler massifs à base de Co (Co2MnSi, Co2MnSn, Co2MnAl et Co2FeAl). Dans la seconde partie de cette thèse nous proposons d'étudier, avec les mêmes outils numériques, les caractéristiques physiques d'hétérostructures "tout-Heusler" prometteuses pour l'électronique de spin et rares dans la littérature. Nous nous sommes concentrés sur les variations des propriétés électroniques aux voisinages des interfaces demi- métal/isolant (Fe2TiSi/Co2MnSi, CoTiAs/Co2MnSi) ou demi-métal/métal (Fe2VAl/Co2MnSi, RhNiSi/Co2MnSi) composant les multicouches étudiées. Les résultats obtenus démontrent l'intérêt certain de ces structures pour des applications en électronique de spin, telles que les vannes de spin ou les jonctions tunnel magnétiques
The Heusler alloy family contains several compounds considered to be prime candidates to be integrated as magnetic electrode into high-?performance spintronic devices. Some of these alloys indeed exhibit high Curie temperatures, have been predicted theoretically to be half-?metallic, and display a low Gilbert damping parameter. Nevertheless, the experimental results are generally less convincing than those reported numerically. The first part of this thesis is devoted to the ab initio study of hypotheses that are usually used to explain the differences between experimental and theoretical results. Calculations, based on the density functional theory, are then used to understand the impact of structural defects (partial chemical disorders, tetragonal deformation, vacancies) on the static and dynamic electronic and magnetic properties of Co-?based bulk full-Heusler alloys (Co2MnSi, Co2MnSn, Co2MnAl et Co2FeAl). In the second part of this thesis we propose to study, with the same numerical tools, the physical characteristics of "all-Heusler" heterostructures promising for spintronics and rare in the literature. We have focused on the variations of electronic properties in the vicinity of the "half-metal/insulator" (Fe2TiSi/Co2MnSi, CoTiAs/Co2MnSi) or "half-metal/non-magnetic metal" (Fe2VAl/Co2MnSi, RhNiSi/Co2MnSi) interfaces composing the studied multilayers. The obtained results highlight the interest of these structures for spintronic devices such as spin valves or magnetic tunnel junctions

La demande d'une énergie durable et verte est très importante pour les gouvernements et les populations. De par l'augmentation rapide de la population humaine et l'industrialisation à l'échelle mondiale, c’est devenu un enjeu majeur. Une alternative à l’utilisation des combustibles fossiles qui peut être envisagée est l’utilisation, lorsque c’est possible, de dispositifs thermoélectriques. Ces derniers peuvent convertir la chaleur perdue, provenant de diverses sources, en énergie électrique. Cependant, les dispositifs thermoélectriques actuels sont limités en raison de leur faible efficacité, de la nature toxique des matériaux utilisés et de leurs coûts élevés. Le défi actuel dans ce domaine de recherche est de concevoir des matériaux hautement efficaces, respectueux de l'environnement et disponibles à des prix moins élevés. Parmi les matériaux thermoélectriques prometteurs pour la génération d'énergie, le composé Fe2VAl (matériau de la famille des composés Heusler), semble prometteur car il se comporte comme un semi-conducteur sur une large gamme de température et ce jusqu'à 1173 K. Néanmoins, la capacité thermoélectrique de ce composé est compromise par sa conductivité thermique élevée. L'objectif de cette thèse était de trouver de nouvelles stratégies afin d’améliorer l'efficacité thermoélectrique de Fe2VAll'aide de calculs ab initio et d'études expérimentales. Les calculs basés sur les premiers principes ont été effectués en utilisant le code informatique VASP (Vienna Ab-initio Simulation Package) basé sur la théorie de la fonctionnelle densité (DFT) avec comme but d’étudier la structure électronique du composé Fe2VAl. L'énergie de formation des défauts intrinsèques tels que les lacunes, les anti-sites et les défauts interstitiels, a été déterminée. Nous avons montré que la formation des défauts de type anti-sites est la plus probable. À l'aide du code BoltzTraP, basé sur la théorie du transport de Boltzmann dans l’approximation du temps de relaxation constant, les propriétés de transport électronique de Fe2VAl pur et contenant les défauts les plus favorables ont été calculées. La présence des différents défauts au sein du réseau n’entraine pas d'amélioration notable du coefficient de Seebeck. La conductivité thermique de réseau de Fe2VAl, à la fois sous forme pure et en présence des défauts d’anti-site les plus stables (AlV) a été analysée en utilisant les codes ShengBTE et almaBTE récemment développés. Uneamélioration significative du facteur de mérite (appelé ZT) est alors trouvée en présence de défauts de type anti-sites. Des composés Fe2VAl nanostructurés ont été synthétisés en parallèle par mécanosynthèse, autrement appelé broyage hauteénergie. Les éléments constitutifs sont broyés en ajoutant différentes proportions de chlorure de sodium afin d'obtenir des échantillons poreux, NaCl servant d’agent structurant. Les poudres sont ensuite lavées soigneusement pour éliminer les traces de NaCl et consolidées à l'aide de la technique de frittage flash SPS. L’utilisation de cette nouvelle voie pour structurer et introduire de la porosité dans les échantillons afin de diminuer la conductivité thermique est assez concluante. Nous obtenons une porosité d'environ 15 à 20% en présence de NaCl (contre environ 5% sans sel). L'efficacité thermoélectrique estremarquablement augmentée pour ces échantillons poreux. Néanmoins, les échantillons broyés contenant 15% de porosité présentent des valeurs de ZT plus élevées que les échantillons à plus forte porosité. Ainsi, il est crucial de contrôler et d’optimiser la porosité pour obtenir une plus grande efficacité thermoélectrique. Notre étude montre ainsi clairement que la performance thermoélectrique peut être améliorée en modifiant la stœchiométrie et la morphologie des échantillons.Mots clés : Fe2VAl, matériaux, composés Heusler, thermoélectricité, calculs ab initio, enthalpie de formation, défauts, mécanosynthèse, porosité
The requirement of a sustainable and green energy is increasing with the rapid rise in human population and industrialization. The traditional way of utilizing fossil fuels can be replaced by thermoelectric devices which can convert thewasted heat from various sources into electrical energy. However, the present day thermoelectric devices are limited due to their low efficiency, toxic nature and high costs. The current challenge in this field is to design highly efficient thermoelectric materials which are environment friendly and available at a reasonable price. Among promising thermoelectric materials forpower generation, the Heusler-type Fe2VAl attained a great attention due to its semiconducting nature over a wide temperature range up to 1173 K. Nonetheless, the thermoelectric use of this compound is jeopardized by its high thermalconductivity. The aim of this thesis was to find new strategies in enhancing the thermoelectric efficiency of Fe2VAl with the aid of ab initio calculations and experimental studies. First principles calculations have been performed using the computer code VASP (Vienna ab-initio Simulation Package) based on the Density Functional Theory (DFT) to study the electronic structure of the full Heusler compound Fe2VAl. The formation energy of the intrinsic point defects such as vacancies, antisites and interstitials is analyzed and antisite defects are found to be the most probable defects. With the aid of the BoltzTraP code based on the Boltzmann transport theory within the constant relaxation time approach, the electronic transport properties of Fe2VAl taking into account the effect of the most favorable defects have been calculated. The presenceof defects does not lead to a significant improvement of the Seebeck coefficient. The lattice thermal conductivities of Fe2VAl, both in pristine form and in presence of its most stable antisite defect (Al V) have been analyzed by ShengBTE and the recently developed code almaBTE. A significant enhancement of the figure of merit (also known as ZT) is found with the presence of antisite defects. Nanostructured Fe2VAl compounds have been synthesized in parallel by the ball milling technique. The constituent elements have been milled together with different contents of NaCl in order to obtain porous samples. The powders have been later washed thoroughly to remove the traces of NaCl. All the powders have been consolidated using Spark Plasma Sintering (SPS). This novel idea is quite successful in achieving a porosity of around 15–20% with NaCl whereas a porosity of ~5 % is found in the case of the samples without NaCl. The thermoelectric efficiency is enhanced remarkably in the porous samples. Nevertheless, the samples milled with 15 % porosity exhibit higher ZT valuesthan the samples with 20 % porosity. Thus, it is crucial to confine and control the porosity to obtain high thermoelectric efficiencies. Our study thus clearly shows that the thermoelectric performance can be enhanced by off-stoichiometry and the modification of the morphology of the samples.Key words: Fe2VAl, materials, Heusler compounds, thermoelectricity, ab initio calculations, formation enthalpy, defects, ball milling,porosity

Le transfert de spin est un moyen de retourner l’aimantation d’une couche dans une jonction tunnel magnétique. Le courant nécessaire à cette tâche dépend des matériaux et dans le contexte actuel consommer moins est devenu un enjeu important. Une solution consiste à utiliser des matériaux ayant une forte polarisation en spin et un faible amortissement magnétique. Ces matériaux sont appelés demi-métaux ferromagnétiques. Du fait de l’existence d’un gap de spin chez les spins minoritaires au niveau de Fermi, ces composés possèdent une polarisation en spin de 100% et un faible amortissement magnétique. En théorie, certains Heusler, tels que Co1.5Fe1.5Ge et Co2MnSi, possèdent ces propriétés s’ils cristallisent dans la bonne phase cristallographique. En pratique, des mesures indirectes semblent confirmer ce comportement mais pourtant aucune preuve directe de cette demi-métallicité n’a été observée jusqu’à présent. C’est dans ce cadre que cette thèse s’inscrit. Après avoir déterminé les conditions de croissance de Co1.5Fe1.5Ge, à l’aide d’une série de mesure et notamment à l’aide de la diffraction anomale, nous avons déterminé l’ordre chimique complet de cet alliage qui est bien celui recherché. Les mesures des propriétés magnétiques donnent des résultats en accord avec la théorie. Mais l’utilisation de ce composé dans des jonctions tunnel magnétiques montre une faible magnétorésistance tunnel. La spectroscopie de photoémission résolue en spin nous a permis d’expliquer ces résultats. Dans le même esprit, nous nous sommes tournés vers le Co2MnSi, un composé qui semble plus prometteur où le gap de spin et de faibles valeurs d’amortissement magnétiques ont été mesurés
Spin transfer is one way of switching the magnetization of a layer in a magnetic tunnel junction. The current needed at this task depends on the materials and in the current context, consume less became an important issue. Materials with a high spin polarization and a low magnetic damping are one solution of this problem. They are called half metal ferromagnets. Because of the existence of a pseudo-gap in the minority spin channel at the Fermi energy, these compounds show a 100% spin polarization and an extremely low magnetic damping. In theory, some Heusler, such as Co1.5Fe1.5Ge and Co2MnSi, possess theses properties if they crystallize in the good crystallographic phase. In practice, there is strong indication of this behavior by mean of indirect techniques. However, no direct evidence of this pseudo-gap has been observed. It is in this context that this thesis is. After having determined growth conditions of Co1.5Fe1.5Ge, by mean of several techniques and especially by anomalous diffraction, we determined the complete chemical order which is the one we were looking for. Magnetic properties measurements show results in agreement with the theory. But the use of this compound in magnetic tunnel junctions shows low tunnel magnetoresistance. Spin resolved photoemission spectroscopy measurements explain very well these results. In the same spirit, we started to study Co2MnSi which seems more promising as this pseudo-gap and low magnetic damping have been observed