Compétition entre les phases ferromagnétique métallique et ordre de charges à l'interface de manganites à magnétorésistance colossale

Abstract

Dans la thèse qui suit, l'interaction entre deux manganites à magnétorésistance colossale dominés par des phases antagonistes est étudiée à l'interface de bicouches. Un manganite isolant anti-ferromagnétique présentant une phase d'ordre de charges à basse température et un manganite métallique dominé par les interactions ferromagnétiques. L'objectif est de vérifier si l'interaction entre ces deux manganites est susceptible de soit 1) affaiblir la stabilité de l'ordre de charges ou soit 2) de rendre la phase métallique plus résistive afin d'améliorer les propriétés de magnétorésistance colossale. Deux séries de bicouches ont été préparées par dépôt par ablation laser pulsé et analysées avec une combinaison de plusieurs méthodes expérimentales telles que la mesure de résistance électrique, la spectroscopie Raman, la mesure d'aimantation et la diffraction des rayons X.Dans la première série de bicouches, la configuration utilisée consiste en une couche tampon ferromagnétique sur laquelle une couche de manganite à ordre de charges est déposée. Il s'est avéré que la phase d'ordre de charges n'est pas déstabilisée par la phase ferromagnétique métallique dans une couche d'ordre de charges aussi mince que 10 nm. Les mesures de résistance montrent que la phase isolante demeure difficile à rendre métallique sous l'application d'un champ magnétique. La spectroscopie Raman montre également une phase d'ordre de charges très stable et suggère que les contraintes mécaniques appliquées par la couche tampon sont responsables de cette stabilité, malgré la présence de la phase ferromagnétique à proximité.Dans la deuxième série de bicouches, la configuration utilisée consiste en une couche tampon présentant de l'ordre de charges sur laquelle une couche ferromagnétique métallique est déposée. La diminution de l'épaisseur de la couche ferromagnétique métallique se répercute sur une diminution de la température de Curie et de la transition métal-isolant. Entre 4 et 5 nm, la transition métal-isolant est supprimée et la bicouche demeure isolante à toutes les températures.Dans la bicouche ayant une couche ferromagnétique de 4 nm, la transition métal-isolant est retrouvée sous l'application d'un champ magnétique de 1.5 T et une magnétorésistance de 50% est obtenue à 75K sous l'application d'un champ magnétique de 0.5 T. Un changement dans le champ magnétique nécessaire à l'aimantation de la couche d'ordre de charges est également mesuré, suggérant que la couche ferromagnétique induit des domaines ferromagnétiques dans la couche tampon. Ces résultats sont expliqués par l'interaction mécanique dominant l'interface et favorisant la localisation des charges. L'anisotropie de la contrainte mécanique semble jouer un rôle supplémentaire comparativement aux contraintes procurées par un substrat cubique. La rotation des octaèdres ou la distorsion de Jahn-Teller, deux distorsions locales, pourraient contribuer à la tendance à localiser les charges. De plus, la phase isolante mesurée dans le Nd[indice inférieur 2/3]Sr[indice inférieur 1/3]O[indice inférieur 3], normalement métallique, demeure plus sensible au champ magnétique que la phase isolante induite dans ce même matériau par un substrat cubique isolant. La domination des contraintes mécaniques sur les influences ferromagnétiques suggère que cette influence soit le vecteur principal pour le contrôle de la séparation de phases électroniques des manganites.