Thèse de Julien DUGAY, LPCNO : décembre 2012


Intégration et propriétés de magnéto-transport de nano-objets magnétiques élaborés par voie chimique

Résumé :
L’étude du transport électronique dans des nano-objets métalliques et magnétiques issus de la chimie est un challenge en spintronique. Cependant, le manque de résultats expérimentaux révèle la difficulté à positionner ces nano-objets entre des électrodes de mesures tout en préservant leurs propriétés (magnétisme, intégrité des barrières tunnel organiques…). Ce travail de thèse vise à contourner ces difficultés et à étudier le magnétotransport dans ces systèmes. Pour cela, nous avons conçu et développé à l’intérieur d’une boîte à gants couplée à un bâti de pulvérisation cathodique des systèmes expérimentaux d’assemblages de nano-objets. Nous avons étudié les mécanismes mis en jeu lors de l’assemblage par la technique de dip coating, et réussi à déposer des monocouches de nanoparticules (NPs) de natures différentes (FeCo, Fe, Co) sur des surfaces d’Au, de SiO2 et de résine fine (40 nm). Ces résultats, couplés à une technique de nanoindentation, ont permis de mesurer quelques - voire une- NP(s). Une autre technique, la diélectrophorèse, s’est révélée simple et efficace pour piéger et orienter des nano-objets de taille, de nature, et de forme différentes entre des électrodes. Grâce à cette technique et au dépôt d’une couche protectrice d’alumine, nous avons étudié les propriétés de magnétotransport de plusieurs types de nano-objets sensibles à l’oxydation ou à la vapeur d’eau : NPs de Fe, de Co, FeCo [Fe(H-trz)2(trz)](BF4)] (composés à transition de spin). Trois jeux de barrières tunnel organiques différents greffés sur des NPs de fer ont présenté de la magnétorésistance tunnel jusqu’à température ambiante. De plus, des nano-objets de [Fe(H-trz)2(trz)](BF4)] de facteurs de forme variable, ont montré une variation de la conductance liée à la transition de spin. Enfin, nous avons étudié l’influence de la longueur des ligands sur les propriétés de conductions de NPs de Cobalt, qui ont validé nos méthodes d’échange de ligands et ont pu être analysées quantitativement. Nos travaux rendent désormais envisageable l’utilisation de NPs issues de la chimie dans différents domaines de la spintronique.
Composition du jury
  • Mme Sylvie BEGIN-COLIN (Rapporteur) : IPCMS (Institut de Chimie et Chimie des Matériaux de Strasbourg) ;
  • Mr Vincent CROS (Rapporteur) : Unité Mixte de Physique CNRS/Thales, UMR137 ;
  • Mme Anne BERNAND-MANTEL (Examinateur) : Institut Néel CNRS/UJF UPR2940 ;
  • Mr Gabor MOLNAR (Examinateur) : LCC (Laboratoire de Chimie de Coordination du CNRS) ;
  • Mr Bruno CHAUDRET (Président) : LPCNO (Laboratoire de Physique et Chimie des Nano-Objets) ;
  • Mr Julian CARREY (Directeur de thèse) : LPCNO (Laboratoire de Physique et Chimie des Nano-Objets) ;
  • Mr Marc RESPAUD (CoDirecteur de thèse) : LPCNO (Laboratoire de Physique et Chimie des Nano-Objets) ;
  • Mr David GROSSO (Invité) : CMCP (Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris Université Pierre et Marie Curie).

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