Elaboration par implantation ionique de nanoparticules de cobalt dans la silice et modifications de leurs propriétés sous irradiation d'électrons et d'ions de haute énergie

• Main Author: D'ORLEANS, Céline
• Language: FRE
• Published: Université Louis Pasteur - Strasbourg I 2003
• Subjects: [PHYS:COND] Physics/Condensed Matter; [PHYS:PHYS] Physics/Physics; Nanoparticules; Implantation ionique; Irradiation; Magnétisme; Microscopie électronique à transmission (MET); Cobalt
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00006290; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/04/68/83/PDF/tel-00006290.pdf

L'objectif de ce travail est d'explorer les possibilités offertes par les faisceaux énergétiques pour élaborer des nanoparticules magnétiques dans la silice et d'en modifier les propriétés. Des ions Co+ ont été implantés à 160 keV à 2.1016, 5.1016 et 1017 at.cm-2, à des températures de 77, 295 et 873 K. Nous avons montré la dépendance de la taille des particules avec la fluence, et de façon plus prononcée, avec la température d'implantation. Les observations en microscopie électronique à transmission (MET) révèle la présence de particules d'un diamètre de l'ordre de 1 nm pour les implantations à 2.1016 Co+.cm-2 à 77 K, et qui augmente jusqu'à 9,7 nm pour les implantations à 1017 Co+.cm-2 à 873 K. Pour ces implantations à haute température, nous observons également l'apparition de deux régions distinctes de particules. Des simulations basées sur un modèle Monte Carlo cinétique permettent de reproduire quantitativement les caractéristiques observées pour les diverses implantations. Les traitements thermiques induisent un faible mûrissement des particules. L'irradiation aux électrons à 873 K provoque un important mûrissement des particules. L'irradiation aux ions lourds à haute énergie provoque le mûrissement des particules pour des faibles fluences, et une déformation suivant la direction du faisceau incident pour les fortes fluences induisant une anisotropie magnétique. Ces modifications ont été expliquées à partir des processus similaires à ceux impliqués dans le modèle de la pointe thermique.