The morphology, structure, and magnetic properties of metallic nanowires synthesized by electrodeposition

Morphologie, structure et propriétés magnétiques des nanofils métalliques synthétisés par électrodépôt Le sujet de cette étude sont les nanofils, c'est-à-dire des nanostructures unidimensionnelles d'une longueur de plusieurs micromètres et d'un diamètre de l'ordre du nanomètre. Les nanofils magnétiques à forte anisotropie magnétique effective sont des matériaux prometteurs étudiés pour leurs applications en tant que supports de mémoire magnétique 3D en raison de la capacité observée de la paroi de domaine à se propager en douceur à une vitesse très élevée le long des nanofils (mémoire de piste de course 3D). La thèse présentée est interdisciplinaire et son objectif principal était de modifier les propriétés magnétiques le long des nanofils afin d'obtenir des nanofils segmentés, dont les segments individuels présentent des changements de composition chimique et des propriétés magnétiques différentes associées. Le travail décrit les résultats de recherches sur la morphologie, la composition chimique, la structure et les propriétés magnétiques des nanofils à base de fer, de cobalt et de nickel, ainsi que de leurs alliages. Les nanofils mono-élémentaires Fe, Co et Ni préparés dans des membranes en polycarbonate ont été caractérisés par différents types de structure et de paramètres magnétiques, tels que la coercivité et la squareness. Les alliages binaires FeCo et FeNi ont été étudiés en termes d'effet du changement du potentiel cathodique sur leur composition chimique et, par conséquent, leurs propriétés. Les nanofils FeCo étaient caractérisés par une faible sensibilité de la composition chimique au potentiel appliqué, contrairement aux nanofils FeNi, qui présentaient une augmentation de la teneur en Ni avec l'augmentation de la tension et une augmentation associée de la coercivité et de la squareness. La partie principale de la thèse concernait les nanofils FeCoNi de différents diamètres et longueurs, dont la composition chimique était également modifiée par le changement du potentiel appliqué. Il a été observé que l'augmentation du potentiel cathodique provoquait une augmentation de la teneur en nickel avec un appauvrissement simultané des systèmes en fer et cobalt. Les observations morphologiques ont confirmé la continuité des nanofils et leurs surfaces lisses, ainsi que les diamètres constants mesurés le long des axes, tandis que les mesures de diffraction des rayons X ont révélé une structure FeCoNi fcc polycristalline avec une direction de croissance préférée changeant de [111] à [220] avec l'augmentation de la tension. Tous les nanofils ont montré une anisotropie magnétique avec un axe facile le long de l'axe du nanofil. En fonction de la géométrie du nanofil, nous avons observé une dépendance différente de la magnétisation de saturation, de la coercivité et de la squareness sur le potentiel appliqué, ce qui a été expliqué sur la base des interactions magnétostatiques. Les mesures du champ coercitif en fonction de l'angle passant de l'axe facile à la direction difficile ont montré une augmentation de la coercivité jusqu'à un angle de 70 degrés, suivie d'une diminution pour un angle de 90 degrés. Cette dépendance a été interprétée comme un changement dans le mécanisme d'inversion de la magnétisation, qui pour les angles proches de la direction facile était typique du mouvement de la paroi du domaine vortex et se transformait en mode caractéristique du mouvement transversal de la paroi du domaine ou de la rotation cohérente pour les angles proches de la direction dure. De plus, les mesures magnétiques ont plutôt indiqué une structure à domaine unique des nanofils de FeCoNi. La dernière étape du travail a été l'étude de nanofils de FeCoNi segmentés, qui ont été obtenus en appliquant une séquence spécifique de tensions lors de l'électrodéposition. Les limites des segments de ces nanofils ont été identifiées comme les sites d'ancrage des parois de domaine, ce qui a fait de ces matériaux des candidats prometteurs pour des applications dans la création d'unités de mémoire tridimensionnelles en forme de circuit de course.