Figure10.4: ´A gauche ´echantillonTMCoPtcruCc, avec courbes ZFC - FC - cycle haute temp´erature ; A droite comparaison des ZFC - FC normalis´ees entre ´echantillon non tri´e :´ NTCoPtcruCt et
´echantillon tri´es en taille avec une taille moyenne de 3 nm et une dispersion de 0,2 nm :
TMCoPtcruCc.
Echantillon´ TMCoPtcruCc Taille moyenne (nm) 3,1
Dispersion (nm) 0,22
Distance bord bord (nm) 3,06 Concentration (%) 1,24
% monom`eres 94,7
% dim`eres 4,7
Tmax (K) 15±1
Keff (kJ/m3) 210±20
wK (%) 37
Table 10.2: R´esultats d’´echantillon de CoPt tri´e en taille et de l’ajustement correspondant.
en accord avec les tailles d´eduites des images MET.
Nous pouvons comparer les courbes et valeurs des ´echantillons NTCoPtcruCt et TMCoPtcruCc, pour voir l’effet de la s´election en taille. Sur les ZFC normalis´ees, une r´eduction de la dispersion en taille devrait avoir pour cons´equence une r´eduction de la largeur relative du pic. On observe sur la figure10.4cette r´eduction de la largeur du pic mais pas dans les proportions escompt´ees.
Il apparaˆıt donc que la r´eduction de la dispersion en taille des nanoparticules d’un facteur huit ne permet pas de r´eduire la largeur de ce pic dans la mˆeme proportion.
Comme vu dans la section : 7, les films d’agr´egats sont constitu´es d’une majorit´e de mo- nom`eres mais aussi d’une proportion non n´egligeable de dim`eres et trim`eres. Nous avons voulu connaˆıtre l’impact de ces n-m`eres sur les courbes ZFC. Pour cela, nous avons synth´etis´e un
´echantillon d’agr´egats de cobalt pur dilu´es dans une matrice de carbone pour s’affranchir des effets d’alliages pr´esents dans les agr´egats de CoPt. Si nous tra¸cons la distribution de taille finale d’un ´echantillon, nous voyons apparaˆıtre un pic de dim`ere repr´esentant 11% du total d’agr´egat et un pic de trim`ere qui repr´esente 3% (figure10.5, gauche).
La figure de droite montre qu’on peut utiliser le triple ajustement grˆace `a la prise en compte de cette distribution d’agr´egat. La courbe10.6nous montre l’influence des dim`eres et des trim`eres
10.2. Propri´et´es magn´etiques d’´echantillons tri´es en taille
Figure10.5: `A gauche distribution des tailles au sein de l’´echantillonTMCocruCt. `A droite courbes ZFC FC et cycle `a 300 K d’un ´echantillon de cobalt tri´e en taille avec une taille moyenne de 3,5 nm et une dispersion de 0,22 nm TMCocruCt.
sur la largeur de la ZFC. La pr´esence de particules de plus grosse taille n’explique cependant pas enti`erement la largeur du pic de ZFC sur l’´echantillon de CoPt (le pourcentage de n-m`eres est moindre voir courbe de gauche de la figure 10.7).
Mˆeme en consid´erant une anisotropie de surface[88] de la forme ∆E = KVV + KSS, pouvant ˆetre li´ee `a la forme des particules[108,109], cet ajustement est loin d’ˆetre satisfaisant (voir figure 10.7 `a droite).
Figure 10.6: Effet des dim`eres et trim`eres sur la ZFC.
Pour expliquer la largeur du pic de ZFC dans cet ´echantillon nous pouvons introduire une
Figure 10.7: `A gauche distribution des tailles au sein de l’´echantillon TMCoPtcruCt. `A droite,
≪triple fit≫ sur un ´echantillon de CoPt TMCoPtcruCt avec la prise en compte d’une anisotropie de surface.
dispersion d’anisotropie suppl´ementaire, en plus de celle li´ee directement `a la distribution de taille pouvant provenir de :
– une dispersion de forme des particules ;
– une dispersion de composition. On a vu grˆace `a des mesures d’EDX et de RBS que la composition moyenne de nos particules ´etait proche de Co0,5Pt0,5. Mais la pr´esence d’une dispersion de stœchiom´etrie d’un agr´egat `a l’autre n’est pas exclue ;
– une dispersion d’ordre chimique qui devrait s’amenuiser avec le recuit ;
– une dispersion due `a la multiplicit´e des configurations atomiques. Pour un mˆeme ordre chimique, il existe en effet un grand nombre de configurations possibles.
Dans le cas d’une distribution de taille lognormale, ajouter une dispersion de Keff ne modifie pas les courbes de mani`ere visible (voir figure10.8gauche). Mˆeme si cette dispersion suppl´ementaire existe dans les ´echantillons non tri´es, elle n’est pas visible et donc il n’est pas n´ecessaire de l’ajouter.
Figure 10.8: `A gauche : effet d’une dispersion d’anisotropie sur la ZFC d’un ´echantillon avec une distribution de taille lognormale ; `a droite : effet de la variation de S et d’une dispersion de configuration sur la valeur de l’anisotropie K1, en pointill´e valeurs pour du CoPt massif.
10.2. Propri´et´es magn´etiques d’´echantillons tri´es en taille On estime que la pr´esence d’une distribution suppl´ementaire s’explique majoritairement par l’effet de configuration des particules[73]. On observe sur la figure 10.8 `a droite la dispersion d’anisotropie induite par les diff´erentes configurations cristallographiques existantes pour une mˆeme valeur de degr´e d’ordre telle que calcul´e avec le mod`ele de N´eel.
Le triple ajustement avec la contribution de dispersion d’anisotropie nous fourni comme caract´eristique : Keff = 210±20 kJ/m3. Cette valeur est proche de celle de l’´echantillon non tri´e en taille (193±50 kJ/m3) avec en plus une dispersion d’anisotropie de 37%. Cette distribution d’anisotropie est repr´esent´ee arbitrairement par une courbe gaussienne ind´ependante de la taille des particules de largeur relative wK. Nous allons maintenant recuire cet ´echantillon pour voir l’´evolution de ses propri´et´es magn´etiques.
10.2.2 Apr`es recuit
Echantillon´ TMCoPtcuit 450˚CCc TMCoPtcuit 650˚CCc
Taille moyenne (nm) 3,1
Dispersion (nm) 0,22
Distance bord bord (nm) 3,06
Concentration (%) 1,24
% monom`eres 94,7
% dim`eres 4,7
µ0HC `a 2 K (T) 0,2 0,2
Tmax (K) 20±1 22±1
Keff (kJ/m3) 280±25 300±30
wK (%) 25 50
Table 10.3: R´esultats d’ajustement d’´echantillons tri´es en taille apr`es un recuit.
L’´echantillon pr´ec´edent (TMCoPtcruCc) est maintenant recuit 2h `a 450˚C dans une chambre ultra-vide.
Figure10.9: Effet du recuit sur la ZFC - FC et le cycle haute temp´erature d’agr´egats de 3 nm.
A gauche : recuit 2h `` a 450˚C, `a droite : recuit 2h `a 650˚C.
Les courbes `a basse temp´erature montrent que la valeur du champ coercitif augmente pour une distribution de taille ´equivalente apr`es un recuit, ceci dans le mˆeme sens que les valeurs de
Keffet Tmax(voir tableau10.3). La constante d’anisotropie augmente dans les mˆemes proportions que les ´echantillons non tri´es en taille. Un recuit de deux heures `a 650˚C ne change pas la valeur du champ coercitif ainsi que la valeur d’anisotropie. On remarque que la faible valeur de MAE mesur´ee pour ces ´echantillons n’est pas li´ee `a une faible mise en ordre des particules, un recuit `a plus haute temp´erature n’a pas d’influence sur leurs propri´et´es magn´etiques. Ceci est coh´erent avec les observations en METHR, o`u un recuit `a 450˚C permettait d’observer de nombreuses particules chimiquement ordonn´ees.
Figure10.10: Effet du recuit sur les cycles basse temp´eratures (2 K) d’agr´egats de 3 nm.
En conclusion, nous avons r´eussi `a synth´etiser des ´echantillons d’agr´egats tri´es en taille sans interaction qui pr´esentent une ´evolution franche de leurs propri´et´es magn´etiques d`es un recuit
`
a 450˚C. Nous allons maintenant regarder l’influence de l’´epaisseur de la couche de carbone sur les interactions entre particules ainsi que l’influence de la taille sur les propri´et´es magn´etiques des nanoparticules de CoPt.