Academic literature on the topic 'Isolants – Propriétés magnétiques'

L’étude présentée dans ce mémoire constitue une approche qualitative des liens existant entre la topologie du réseau (portée des interactions, type de désordre, nature de la frustration) et les propriétés magnétiques des verres de spin isolants. La nature courte-portée des interactions magnétiques dans ces matériaux fait apparaître des inhomogénéités magnétiques rendues possibles par certains facteurs indépendants, à savoir : - les fluctuations chimiques locales qui, dans le cas des verres de spin métalliques, sont masquées par la longue portée des interactions RKKY, - le caractère localisé de la frustration qui, dans le cas des métalliques, est mieux distribuée sur les spins du réseau, - la morphologie du réseau magnétique dans le cas des amorphes. Cette approche nous a été suggérée par la découverte, dans les verres aluminosilicates de cobalt et de manganèse, d’un effet magnétique photo-induit qui se manifeste sur les propriétés dynamiques de ces systèmes dans leur phase verre de spin. Les caractéristiques spatio-temporelles de ce phénomène révèlent un caractère local de la réponse magnétique à une excitation optique. Un tel comportement est incompatible avec l’hypothèse d’un système magnétiquement homogène. Il est consistant avec les inhomogénéités magnétiques qui ressortent des études structurales que j’ai effectué sur ces matériaux. Nous avons poursuivi la même idée en étudiant les propriétés magnétiques de deux verres de spin isolants dont les caractéristiques structurales sont différentes de celles des aluminosilicates. Il s’agit de cristaux mixtes EuₓSr₁₋ₓ et Cd₁₋ₓMnₓTe. Remarquons que ces composés ne sont le siège d’aucun effet magnétique photo-induit. Les différences et les similitudes de leurs propriétés dynamiques dans la phase verre de spin avec celles des métalliques sont consistantes avec les caractéristiques de leur réseau magnétique respectif
The study we present in this thesis is a qualitative approach of the relations existing between the topology of the lattice of insulating spin glasses (interaction range, type of disorder, nature of the magnetic interactions in these materials generate magnetic inhomogeneities due to some independent factors, i. E. : - the local chemical fluctuations which, in the case of metallic spin-glasses, are masked by the long-range R. K. K. Y interactions, - the localized character of the frustration, which in the case of metallic spin-glasses, is well distributed over the lattice spins, - the morphology of the magnetic lattice in the case of the amorphous systems. This approach was suggested to us by the discovery of a photoinduced magnetic effect which appears on dynamic properties in the spin-glass phase of manganese or cobalt aluminosilicate glasses. The space and time related characteristics of this phenomenon reveal the local character of the magnetic response to an optical excitation. Such behaviour is inconsistent with the hypothesis of a magnetically homogeneous system. It is consistent with the presence of magnetic inhomogeneities which are evidenced by the structural studies that I did in these materials. We have pursued the same idea by studying the magnetic properties of two other spin glasses which have different structural characteristics as compared to the aluminosilicates: they are EuₓSr₁₋ₓ and Cd₁₋ₓMnₓTe mixed crystals, no photomagnetic effect has been observed in these compounds. The differences and similarities of the dynamical properties in their spin glasses phase as compared to the metallic systems are consistent with the characteristics of their respective magnetic lattices

Nous avons principalement etudie le systeme ferromagnetique heisenberg-3d frustre cdcr#2#(#1##x#)in#2#xs#4, dans la limite des faibles dilutions x. La structure des phases ferromagnetiques et verre de spin reentrante a ete exploree par diffraction de neutrons et mesures d'aimantation macroscopiques. Les resultats s'interpretent dans le cadre d'un modele inhomogene du systeme de spins. Par diffusion de neutrons aux petits angles, spectrometries trois-axes et d'echo de spin, nous avons caracterise le comportement critique statique et dynamique des composes x=0 et 0. 05. Cette etude a revele la pertinence de la dilution et ainsi un des effets de la frustration qui est de porter le systeme dans la limite des forts desordres. Nos resultats suggerent l'existence de deux comportements statiques differents du compose cdcr#1#. #9in#0#. #1s#4, de part et d'autre de t#c, concernant la dynamique, nous avons mis en evidence une evolution non monotone du temps de relaxation en fonction du moment transfere, pour des valeurs de celui-ci tres inferieures a l'inverse de la longueur de correlation, et voisines de l'inverse de la distance moyenne entre impuretes in#3#+. La derniere partie de ce travail est consacree au systeme frustre ising-3d fe#1##xmg#xbr#2. Les mesures de la dispersion des ondes de spin pour differentes directions du moment transfere nous ont permis de preciser le modele des interactions d'echange pour le compose febr#2. Nous avons etudie la transition de phase para-antiferromagnetique pour les deux valeurs de la dilution x=0 et 0. 1. Les resultats sont interpretes dans le cadre d'une theorie classique de champ moyen

Ces systèmes présentent la percolation et la frustration. Le premier composé est ferromagnétique, tandis que le second présente des interactions antiferromagnétiques. On étudie en fonction de x les transitions de ces composés. Les transitions de phase du gallate ont été étudiées par effet Mössbauer. On a mis en évidence que pour x0,75 l'ordre magnétique tend vers un ordre caractéristique de la "vraie" phase verre de spin.

Ce travail de doctorat porte sur la croissance par ablation laser pulsée de films ultrafins de Grenat de Fer et d’Yttrium dopés au Bismuth (BiYIG). Ces films d’épaisseur nanométriques sont caractérisés puis utilisés pour des applications magnon-spintroniques. Cette thèse englobe deux thématiques différentes de la physique : la science des matériaux et les applications magnon-spintroniques.La motivation de cette thèse repose sur le besoin, venant de la communauté magnon-spintronique, d’un nouveau matériau magnétique ultrafin à anisotropie ajustable. En effet, au court des dernières années, une avancée majeure dans le domaine a été l’obtention d’auto-oscillations magnétiques induites par un courant de charge dans un isolant magnétique. Ce résultat a été rendu possible grâce à l’utilisation d’un film ultrafin (20 nm) de Grenat de Fer et d’Yttrium (YIG) possédant de très faibles pertes magnétiques. Ces films ultrafins de YIG sont également intéressants pour la magnonique puisqu’il est aussi possible d’y propager et de manipuler des ondes de spin sur de grandes distances. Cependant, la direction facile d’aimantation dans ces films est fixée par l’anisotropie de forme et n’est pas un paramètre ajustable. Pour pousser plus loin les possibilités dans le domaine de la magnon-spintronique un matériau ultrafin, présentant des pertes magnétiques similaires au YIG, dans lequel il serait possible de stabiliser une anisotropie perpendiculaire serait désirable.La croissance par épitaxie en phase liquide de films de YIG substitués de plusieurs microns d’épaisseur a permis de mettre en évidence que l’anisotropie magnétique pouvait être modifiée par dopage. Notamment que la substitution des atomes d’Yttrium par les atomes de Bismuth sur les sites atomiques dodécaédriques permet d’obtenir une direction facile d’aimantation hors du plan, le BiYIG est également reconnu pour sa forte activité magnéto-optique. Cette thèse présente la croissance par ablation laser pulsée de films ultrafins (7 à 50 nm d’épaisseur) de BiYIG. Dans ces films l’anisotropie magnétique a deux origines : l’anisotropie de croissance et l’anisotropie de contrainte. Dans ces films grâce à la contrainte les deux types anisotropies magnétique (planaire ou perpendiculaire) peuvent être obtenues. La caractérisation dynamique des films montre que la substitution d’Yttrium par le Bismuth n’augmente pas les pertes magnétiques et que l’amortissement de Gilbert dans le BiYIG est comparable à celui du YIG. De plus l’augmentation de l’activité magnéto optique du BiYIG par rapport à celle du YIG rend ce nouveau matériau très intéressant pour des techniques expérimentales impliquant l’interaction lumière/ moment magnétique (BLS, Kerr microscope…).Pour observer des phénomènes spintronique nous avons déposé une couche de Pt. Des mesures de transport comme la magnetoresistance Hall de spin, l’effet Hall de spin inverse ou l’effet Hall anormal témoignent d’un transfert de courant de spin a l’interface BiYIG-Pt. Grâce à l’anisotropie perpendiculaire, il est également possible d’observer de nouveaux phénomènes comme la génération d’onde de spin cohérent à partir d’auto-oscillations. Ce nouvel isolant magnétique combinant une faible épaisseur, un faible amortissement magnétique et une anisotropie magnétique modifiable est donc un matériau prometteur pour des applications magnon-spintroniques et ouvre de nouvelles possibilités pour le domaine
This PhD work focuses on the Pulsed Laser Deposition (PLD) growth of Bismuth doped Iron Garnet nanometer thick films. Those films are charcterised and used for magnon-spintronics applications. This PhD has two main focuses : material science and magnon-spintronics applications.The aim of this PhD is to fill up the need in the magnon-spintronics community of an ultrathin magnetic material combining low magnetic losses and tunable magnetic anisotropy. Indeed the recent breakthrough in the domain was the ability of generating magnetic auto-oscillations from a charge current in a magnetic insulator. This result has been obtained by using an 20 nm thick film of Yttrium Iron Garnet (YIG) with low magnetic losses (α=2⋅〖10〗^(-4) ). Those ultrafin films of YIG can also be used for spin waves propagation over micrometeter distances. However the easy magnetic axis in those films is set to in plane due to the shape anisotropy and it is not a tunable parameter. To go further in terms of magnon-spintronics applications a perpendicularly easy magnetized low losses ultra-thin magnetic material would be desirable. Liquid Phase Epitaxy growth of micrometer thick doped YIG during the 70’s evidenced that the magnetic anisotropy could be modified by doping or substitution. Especially the substitution of Yttrium atoms by Bismuth ones on the dodecaedric atomic sites allows to stabilise out of plane magnetic anisotropy. Morevover the BiYIG is also known to posses high magneto optical activity.This PhD presents the growth by Pulsed Laser Deposition of ultrathin BiYIG films (7 to 50 nm thick). In those films the uniaxial magnetic anisotropy has two main origins : the magneto elastic and the growth induced anisotropy. Using the strain in those films it is possible to obtain both out of plane and in plane magnetic anisotropy. The dynamical characterisation shows that magnetic losses in the perpendicular easy magnetized films are comparable to the one of YIG ultrathin films. The high magneto optical activity in those films makes the BiYIG ultrathin films suitable for ligth based detection technics involving ligth/magnetism interaction. By sputtering a Pt sublayer on the top of BiYIG ultra thin films we could observ different spintronic phenomena evidencing the transfer of spin current from the metal to the insulator. Low losses and nanometer thickness in perpendicularly easy magnetized BiYIG films allow to observ current induced magnetic auto oscillation in the same fashion as what was previously done with ultrathin YIG. The perpendicular magnetic anisotropy allows however to couple those auto oscillation to spin waves, which was not possible for in plane magnetized YIG fims. This new phenomena is related to the unique properties of the ultrathin BiYIG.BiYIG ultrathin films are thus opening new perspectives in the magnon spintronic commnutiy due to their low thickness and tunable magnetic anisotropy

Ce travail porte sur l'étude des propriétés électroniques de polymères conducteurs confines dans une matrice isolante (zéolithe). Nous avons étudié deux types de polymères: les polymères conducteurs intrinsèques (polypyrrole) et les polymères pyrolisées (polyacrylonitrile et polyalcool furfurylique). Ces polymères ont ete caractérisés par résonance paramagnétique électronique et par des mesures de conductivité hyperfréquence (1,9ghz 14ghz). La formation de polypyrrole oxyde est confirmée par les mesures par résonance paramagnétique électronique. Il existe une forte interaction avec la zéolithe qui tend à piéger les charges et rend le polymère confine isolant. Concernant le polyacrylonitrile, nous montrons que ce matériau confine et pyrolyse possède a température ambiante une susceptibilite de type métallique et une conductivité hyperfréquence relativement importante. Ces résultats montrent qu'au cours de la pyrolyse, il y a formation d'amas aromatiques étendus. A l'oppose, la pyrolyse du polyalcool furfurylique encapsule ne provoque que la fragmentation du polymère qui se manifeste par une augmentation de la densité de défauts et une diminution de la conductivité. L'étude portant sur le polyalcool furfurylique a été complétée par des mesures par rpe pulsée qui ont permis de préciser les mécanismes a l'origine de la relaxation magnétique et de l'élargissement des raies de résonance paramagnétique

Cette these porte sur l'etude des proprietes magnetiques des cuprates supraconducteurs dans leurs phases isolantes. Les techniques experimentales utilisees sont la resonance nucleaire, magnetique (rmn) et quadrupolaire (rqn). La premiere partie presente une revue des proprietes essentielles des cuprates supraconducteurs. La deuxieme explique particulierement comment utiliser la rqn. L'etude des composes au plomb type ybco (partie iii) montre que le magnetisme des cuprates doit etre quasi-2d quasi-heisenberg. La partie iv traite des composes ybco substitues au calcium. L'etude statique par mesures de largeurs de raie rqn a permis de determiner les temperatures de transition des composes intermediaires. Un modele de l'influence des porteurs de charges a ete construit. Une etude dynamique par mesures du temps de relaxation spin/reseau a aussi ete menee. On compare ces resultats avec ceux des composes monoplans lsco

Le tellurure de mercure et de cadmium (HgCdTe ou MCT) est un matériau reconnu pour la physique de la matière condensée, dont l'histoire, datant aujourd'hui de plus de cinquante ans, constitue un excellent exemple des progrès remarquables réalisés dans la recherche sur les semi-conducteurs et les semi-métaux. Notre travail est principalement motivé par l’intérêt fondamental que suscitent ces systèmes, mais notre recherche peut également avoir un impact pratique (indirect) sur la médecine, la surveillance ou la détection de l’environnement ainsi que sur les systèmes de sécurité. Cela peut aider à améliorer les performances des photodétecteurs dans la limite des grandes longueurs d'onde ou à faciliter la fabrication de dispositifs émettant de la lumière.La présente thèse de doctorat vise principalement à combler certaines des lacunes de notre compréhension de la structure de bande électronique des hétérostructures 2D et quasi-2D basées sur les matériaux HgTe/HgCdTe et InAs/InSb, qui peuvent être transformés en phase topologiquement isolante à l'aide des paramètres de croissance. Pour explorer leurs propriétés, la technique expérimentale de base, la magnéto-spectroscopie infrarouge et THz fonctionnant dans un large éventail de champs magnétiques, est combinée à des mesures complémentaires de magnéto-transport. Cette combinaison de méthodes expérimentales nous permet d’obtenir de précieuses informations sur les états électroniques non seulement à l’énergie de Fermi, mais également dans son voisinage relativement large. Diverses hétérostructures ont été étudiées avec des caractéristiques globales et/ou spécifiques déterminées principalement par les paramètres de croissance.La réponse magnéto-optique observée, due aux excitations intra-bande (résonance cyclotron) et interbandes (entre les niveaux de Landau) peut être interprétée dans le contexte d'études antérieures sur des échantillons 3D, des puits quantiques et des super-réseaux, mais également en rapport aux attentes théoriques. Ici, nous visons à obtenir une explication quantitative des données expérimentales recueillies, mais également à développer un modèle théorique fiable. Ce dernier comprend le réglage précis des paramètres de structure de bande présents dans le modèle établi de Kane, mais surtout, l'identification de termes supplémentaires pertinents (d'ordre élevé) nécessaires pour parvenir à un accord quantitatif avec nos expériences. On peut s’attendre à ce que les corrections dues à ces termes supplémentaires affectent davantage les sous-bandes de valence, généralement caractérisées par des masses effectives relativement importantes et, par conséquent, par une grande densité d’états ou, lorsque le champ magnétique est appliqué, par un espacement assez étroit (et mélange important) des niveaux de Landau
Mercury cadmium telluride (HgCdTe or MCT) is a time-honored material for condensed matter physics, whose history  nowadays more than fifty years long  may serve as an excellent example of remarkable progress made in research on semiconductors and semimetals. The ternary compound HgCdTe implies two important aspects, which largely contributed to its undoubted success in solid-states physics.The present PhD thesis primarily aims at filling some of existing gaps in our understanding of the electronic band structure in 2D and quasi-2D heterostructures based on HgTe/HgCdTe and InAs/InSb materials, which both may be tuned into topologically insulating phase using particular structural parameter. To explore their properties, the primal experimental technique, infrared and THz magneto-spectroscopy operating in a broad of magnetic fields, is combined with complementary magneto-transport measurements. This combination of experimental methods allows us to get valuable insights into electronic states not only at the Fermi energy, but also in relatively broad vicinity.The observed magneto-optical response - due to intraband (cyclotron resonance) and interband inter-Landau level excitations - may be interpreted in the context of previous studies performed on bulk samples , quantum wells and superlattices, but also compared with theoretical expectations. Here we aim at achieving the quantitative explanation of the collected experimental data, but also further developing a reliable theoretical model. The latter includes the fine-tuning of the band structure parameters present in the established Kane model, but even more importantly, identifying additional relevant (high-order) terms and finding their particular strengths, needed to achieve quantitative agreement with our experiments. One may expect that corrections due to these additional terms will more affect the valence subbands, which are in general characterized by relatively large effective masses. Consequently, valence subbands have larger density of states compared to conduction band or, when the magnetic field is applied, rather narrow spacing (and possibly large mixing) of Landau levels

Dans ce travail de thèse nous avons réalisé une étude rigoureuse, au moyen de différentes techniques expérimentales, du comportement magnétique et électrique du composé laminaire CuFeTe2. Cinq échantillons ont été analysés, quatre ayant été préparés par la méthode standard de fusion et recuit et l'un d'eux par la méthode de croissance verticale de Bridgman. Une étude de la composition chimique au moyen de la technique EDX montre que l'un des échantillons est stoechiométrique. Les résultats de diffraction de rayons X confirment la structure tétragonale et laminaire du composé. Les résultats des mesures de susceptibilités magnétiques, faites dans une balance de Faraday (78-350 K, sous un champ de 2. 8 kG) et dans un magnétomètre SQUID (2-320 K, sous des champs de 35 et 70 Gauss), indiquent l'apparition d'un ordre antiferromagnétique au dessous d'environ 300 K, avec un comportement paramagnétique de Pauli au dessus de cette température. Le comportement est attribué à la formation d'un état d'Ondes de Densité de Spin (ODS) dans le CuFeTe2. Un autre élément en faveur de l'existence de l'ODS est donné par les mesures d'effet Mössbauer: Dans le domaine de température 2-310 K il apparaît une variété de spectres qui vont d'une structure magnétique incommensurable, en passant par une superposition de l'état magnétique avec une contribution non magnétique, jusqu'à la disparition complète du premier. Pour confirmer le caractère itinérant du magnétisme observé, un spectre réalisé sous un champ de 6. 5 Tesla montre que le fer n'a pas de moment magnétique localisé. ,Ces résultats nous ont permis de donner une nouvelle interprétation de spectres Mösbauer observés en ODS, car on peut voir comment les proportions de l'état condensé (spectre de l'onde incommensurable) et de l'état normal (doublet paramagnétique) varient en fonction de la température. .
In this thesis work we achieved a rigorous study, by means of different experimental techniques, of the magnetic and electric behavior of the layered compound CuFeTe2. Five samples have been analyzed: four have been prepared by standard melt and anneal techniques and one of them by the Bridgman vertical growth technique. A study of the chemical composition by the EDX technique shows that one of the samples is stoichiometric. The results of X-ray diffraction confirm the tetragonal layered structure of the compound. The magnetic measurements results, performed in a Faraday balance (78-350 K, under a magnetic field of 0. 28 T) and in a SQUID magnetometer (2-320 K, under fields of 35 and 70 G), indicate the appearance of an antiferromagnetic order below about 300 K, with a Pauli paramagnetic behavior above this temperature. This behavior is attributed to the formation of a Spin Density Wave (SDW) state in CuFeTe2. Another element in favor of the existence of the SDW is given by the Mössbauer effect measurements: In the temperature range 2-310 K a variety of spectra are observed, going from an incommensurate magnetic structure, to whom is superposed a non magnetic contribution as temperature raises, until the complete disappearance of the first one. To confirm the itinerant character of the observed magnetism, a spectrum recorded under a magnetic field of 6. 5 T shows that iron doesn't hold a magnetic moment. .

Alors que la majorité des oxydes d'éléments de transition a valence entière sont isolants, la formation de valences mixtes entraine souvent l'apparition d'une conductivité électrique notable avec quelquefois un état supraconducteur a basse température. le rôle de paramètres physico-phonon est examiné au moyen de quelques exemples inédits. Ainsi la premiére partie est-elle consacrée au système CR1-XNBXWO4 de structure dérivée du rutile , la deuxième au système SR2-XNACUO ( incluantune discussion sur la cristallochimie du cuivre III) et la troisiéme aux oxydes de type delafossite AGNII1-XCOXO2 qui présentent une transition semi-metal-semiconducteur.