Systèmes oxyde pour l'électronique de spin : étude de l'oxyde magnétique dilué CeO2 dopé au cobalt et d'assemblées de nano-particules de cobalt dans TiO2−delta

Abstract

This work deals with the diluted magnetic oxide Co-doped CeO2 and with cobalt nano-particles embedded in a TiO2-delta matrix. These particles are not oxidized and they show very interesting magneto-transport properties. Thin films of (Ce,Co)O2 are textured on Si and epitaxially grown on SrTiO3. For both substrates, films grown under vacuum are ferromagnetic. There is a magnetic anisotropy with an easy axis perpendicular to the film plane. Films grown or annealed under oxygen are weakly ferromagnetic but after an annealing under vacuum, the magnetization of these films increases markedly. Thus, magnetic properties of (Ce,Co2) can be manipulated reversibly by appropriate annealing treatments. These magnetic properties are not due to a ferromagnetic secondary phase such as metallic cobalt. Spectroscopic measurements show that the ferromagnetic state is correlated with a high concentration of oxygen vacancies.Ce travail rend compte de l'étude de l'oxyde magnétique dilué CeO2 dopé au cobalt et de nano-particules de cobalt dans TiO2-delta. Cesdernières sont entièrement métalliques et présentent des propriétés de magnéto-transport intéressantes. Les couches minces de (Ce,Co)O2 sont texturées sur Si et épitaxiées sur SrTiO3. Celles élaborées sous vide sont ferromagnétiques avec une anisotropie magnétique et un axe facile perpendiculaire à la surface. Celles élaborées ou recuites sous O2 sont beaucoup plus faiblement ferromagnétiques et leur aimantation augmente fortement après un recuit sous vide. Les propriétés magnétiques des couches minces de (Ce,Co)O2 peuvent donc être manipulées réversiblement par des recuits sous atmosphère contrôlée. Le ferromagnétisme n'est pas dû à une phase secondaire comme du cobalt métallique. Des mesures spectroscopiques indiquent que l'état ferromagnétique estcorrélé à une forte concentration en lacunes d'oxygène