Agrégats magnétiques
A. Brenac, I. Groza, D. Leroy, R. Morel, L. Notin

Agrégats magnétiques Les agrégats sont une forme de la matière extrêmement divisée, à l'échelle du milliardième de mètre, sur lesquels les chercheurs peuvent tester des concepts fondamentaux, comme par exemple l'effet du confinement quantique sur l'énergie des niveaux électroniques. La recherche dans les technologies de l'information s'intéresse aussi aux systèmes de dimensions nanométriques : elle réduit toujours plus les dimensions des dispositifs traitant, transmettant ou stockant l'information. Les écueils technologiques qui apparaissent à l'échelle du nanomètre sont souvent liés à des problèmes de physique fondamentale. Face à ces problèmes, tous les moyens sont bons : réduire les dimensions, oui, rechercher les matériaux et les procédés, d'accord, mais pourquoi pas reconstruire les dispositifs à partir de briques élémentaires ? Dans ce contexte la recherche sur les agrégats peut apporter des informations. Comment faire des agrégats ? Le principe ce n'est pas bien compliqué : il suffit d'être un peu dans les nuages... Au-dessus de l'océan le vent d'ouest s'est gorgé d'humidité, autrement dit de vapeur d'eau. Rencontrant les falaises du Vercors, il monte et, en franchissant la crête, il se détend, donc se refroidit. Alors, dans l'air froid, la vapeur d'eau se condense tout simplement en agrégats, oh pardon... en micro-gouttelettes d'eau : brouillard sur le plateau.

 

Figure 1 : cible de cobalt à pulvériser (au centre). On distingue un dépôt pulvérulent d’agrégats de cobalt, formant une « mousse » autour de la cible.

De même nous produisons des agrégats en pulvérisant une cible métallique dans un plasma d'argon, et en condensant la vapeur ainsi formée dans le gaz refroidi (figure 1). La gamme de taille que nous pouvons atteindre est située en dessous de 10 nm de diamètre, soit moins de dix mille atomes.

 

Figure 2 : chambre de dépôt. Les agrégats proviennent de la gauche. A droite : l’entrée du spectromètre de masse (mesure de la taille des agrégats), au fond : la microbalance (mesure du flux de matière), en bas : un magnétron destiné à recouvrir les agrégats d’une couche de protection après le dépôt.

Nous caractérisons in situ nos agrégats : mesure de la distribution de taille, mesure de la quantité de matière (flux), puis nous les déposons sur un substrat (figure 2).

 

Figure 3 : dépôt d’agrégats de cobalt de 6 nm de diamètre, de densité contrôlée (image TEM, 250 nm x 250 nm).

Nous contrôlons la densité des couches d'agrégats déposés (figure 3). Leur comportement peut évoluer selon que l'interaction entre particules soit nulle (agrégats individuels isolés) ou maximale (couche complète, agrégats en contact les uns avec les autres).

 

Les agrégats peuvent être dilués dans une matrice métallique (de 1‰ à 100% en volume) ou recouverts par des couches métalliques ou d'oxydes. Des agrégats mixtes, formés de plusieurs composants, peuvent également être produits. Nous avons la maîtrise des dimensions et de la propreté des agrégats, en particulier en ce qui concerne l'oxydation.

 

Maj : 17/10/2013 (56)

 

Retour en haut