Mémoires de Fin d’Etudes
Etablissement
Université de Tlemcen - Abou Bekr Belkaid
Affiliation
Département de Physique
Auteur
ZENASNI, Houcine
Directeur de thèse
FARAOUN Houda Imane (Maitre de conférence)
Filière
Physique des Matériaux
Diplôme
Doctorat
Titre
Etude Théorique des Propriétés magnétique, électronique et structurales des alliages Heusler
Mots clés
alliage Heusler, calcul ab-initio, ferrimagnétisme, le code VASP
Résumé
Pendant les trois dernières décennies, l’électronique a connu un développement drastique, mais peu d’attention a été dédiée à l’incorporation de matériaux magnétiques dans les dispositifs électroniques intégrés. Toutefois, un nouveau champ en électronique, la spintronique, a largement attiré l’attention récemment. Le fondement étant la vérité de base qu’un électron a un spin en plus de sa charge. Dans le contexte de l’électronique de spin, les spins des électrons et pas uniquement leur charge électrique, sont contrôlés dans l’opération de transfert d’information dans les circuits. Les matériaux magnétiques et les semiconducteurs se sont développés séparément pendant longtemps avec les matériaux magnétiques principalement utilisés pour le stockage de données comme dans les disques durs et les dispositifs à base de semiconducteurs pour le traitement de ces données comme dans les processeurs. C’est un défit de taille que d’intégrer les deux classes de matériaux pour le développement de dispositifs spintroniques. Les dispositifs de spintronique combinent les avantages des matériaux magnétiques et des semiconducteurs pour être multilatéraux, rapides, et non volatiles. Ce fût la découverte de la magnétorésistance géante (GMR) au début des années 80 qui a initié les recherches en spintronique et qui a donné lieu à la première génération des dispositifs spintroniques dans la forme de valves de spin basées sur des structures de multicouches magnétiques ; ces valves sont utilisées dans les têtes de lecture de la majorité des supports rigides de stockage d’information (disques durs). La seconde génération des dispositifs spintroniques intégrant des matériaux magnétiques et des semiconducteurs permettra encore plus de flexibilité (spin-transistors, spin-logique..). Cette seconde génération ne sera pas une simple amélioration des capacités des dispositifs actuellement disponibles, mais apportera de nouvelles fonctionnalités qui permettrons aux ordinateurs du futures d’être plus rapides tout en consommant moins, et aura donc le potentiel de révolutionner l’industrie de la technologie de l’information de manière similaire à ce qu’a provoqué l’introduction du transistor il y a plusieurs décennies. Il existe actuellement plusieurs voies exploités : (i) les semiconducteurs magnétiques dilués (DMS) (ex. le Ga1-xMnxAs et le ZnO avec différents éléments de dopage), (ii) les alliages Heusler (ex. NiMnSb et CoMnGa), (iii) les oxydes semi-métalliques magnétiques (ex. CrO2 et Fe3O4) et (iv) les points quantiques. Les semi-métaux ferromagnétiques (HMFs) ont attiré l’attention pour leurs applications potentielles en spintronique. Ils ont un gap énergétique dans une direction de spin au niveau de Fermi et un caractère métallique pour l’autre direction de spin. Ceci résulte de la polarisation de spin des électrons de conduction. Ils présentent de ce fait de bons candidats pour être utilisés comme des injecteurs de spin pour les MRAM (Magnetic Random Access Memories) et d’autres dispositifs spintroniques. Dans notre travail, nous nous intéressons aux alliages Heusler. Différentes références théoriques et expérimentales proposent des résultats visiblement très distincts. Tous sont d’accord sur le fait que sa polarisation de près de 100% , ce qui fait que ces alliages font n candidat idéal pour les jonctions tunnel, alors que le moment magnétique important et la température de Curie élevée du sont plus intéressants . Ainsi, dans ce travail, nous nous sommes proposé d’examiner l’effet de l’addition des éléments dans l’alliage Heusler en utilisant le calcul abinitio. Nous avons en premier lieu fait usage de la méthode des ondes planes linéairement augmentées à potentiel totale (FP-LAPW) de la théorie de la fonctionnelle de la densité pour étudier la structure électronique des alliages Heusler. Toutefois, la simulation de leur composé s’est avérée plus abordable en utilisant une technique moins coûteuse en temps de calcul, à savoir la technique du pseudopotentiel abinitio. Nous avons fait appelle à la techniques des relaxations structurales et estimé l’effet sur les propriétés calculées.
Statut
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