Magnetic and magnetoelastic properties of NiTi shape memory alloy and NiTi/Ni bilayer

Propriétés magnétiques et magnétoélastiques de l'alliage à mémoire de forme NiTi et de la bicouche NiTi/Ni L'objectif initial de la thèse est d'étudier la manipulation de l'anisotropie magnétique d'une couche mince ferromagnétique par déformation par couplage élastique avec un alliage à mémoire de forme NiTi. Premièrement, les caractéristiques structurales et la nature paramagnétique du NiTi sont étudiées en détails. Ensuite, le couplage magnétoélastique dans une bicouche NiTi / Ni est étudié. Dans la première partie, les caractéristiques paramagnétiques d'un échantillon polycristallin de NiTi autoporté de 20 µm d'épaisseur, fabriqué par pulvérisation cathodique magnétron, sont étudiées à l'aide de magnétomètres, en fonction du champ magnétique, de la température, de la structure cristalline et des contraintes mécaniques. La structure en NiTi est caractérisée par la diffraction des rayons X, notamment en relation avec son état de déformation. Les échantillons sont déformés en tension dans la large gamme de magnitudes de déformation, la distribution des contraintes est caractérisée par une technique numérique de corrélation d'images. Nous montrons que la magnétométrie est une technique efficace pour sonder les états de transition et de déformation des alliages à mémoire de forme. Les variations de la susceptibilité magnétique de NiTi sont expliquées sur la base de la théorie du paramagnétique de Pauli, en comparant les données expérimentales à des calculs ab-initio. La relation entre susceptibilité, densité d’état au niveau de Fermi et paramètres de maille est mise en lumière via les variations induites par les contraintes de traction. Dans la deuxième partie, nous montrons que, dans la bicouche NiTi/Ni, l’effet de mémoire de forme dans le film NiTi libre permet d’induire et de commuter de manière réversible à 90° l’anisotropie magnétique uniaxiale induite dans la couche de Ni. La commutation est réalisée par un cycle thermique entre 300K et 400K. L’amplitude du changement d'anisotropie magnétique au cours d'un cycle thermique est dépendante de la valeur de pré-contrainte, qui est réglable. La qualité de l'interface de la bicouche est étudiée à l'aide de la technique de microscopie électronique à transmission (TEM). Le taux de transmission de la contrainte de NiTi à Ni est estimée indépendamment à partir de la distribution de la contrainte dans NiTi, de l'amplitude de l'anisotropie magnétique du Ni et vérifié par TEM.