Soutenance de Thèse de Ionela Iliescu : Croissance, caractérisation et transformation de phase dans des couches minces d’YMnO3

Thèse de Ionela Ilescu
Croissance, caractérisation et transformation de phase dans des couches minces d’YMnO3 / Growth, characterization and phase transformation in YMnO3 thin films

Directeur de Thèse
Michel Boudard (LMGP - FM2N Team)
 

Résumé (Clic here to see the abstract in english)
Couches minces multiferroiques d’YMnO3 (YMO) films ont été synthétisée par MOCVD sur de substrats de Si, STO, LAO et LSAT orientées (100). L'effet de l'épaisseur des couches et de la composition chimique sur les propriétés structurales et magnétiques a été étudié. YMO peut cristalliser dans deux structure : hexagonale (h-YMO) et orthorhombique (o-YMO), généralement considérée comme les phases stables et métastables, respectivement. Les deux phases, ainsi que leur phase précurseur amorphe sont étudiées dans cette thèse. D'un côté, une croissance sélective de la phase amorphe, h-YMO ou o-YMO est réalisé sur des substrats de Si en ajustant les conditions de dépôt. Une étude approfondie des conditions optimales a été réalisée. Une transformation de phase irréversible de l'état amorphe à la phase cristalline o-YMO a lieu à une température à peu près constante (~ 700 ° C) et dans un court période de temps (min ~). La phase o-YMO ainsi obtenue est stable au moins jusqu'à 900 ° C.
De l'autre côté, la phase o-YMO est stabilisé par épitaxie sur des substrats de type perovskite (STO, LAO, LSAT). Les films sur STO et LSAT présentent principalement l’orientation (010) tandis que ceux sur les substrats de LAO sont orientées (101). Une orientation secondaire de domaines est observée en particulier sur des substrats de STO: rotation de 90 ° dans le plan du domaine (010). A des faibles épaisseurs les couches sont contraintes. Les mesures magnétiques montrent un comportement de verre de spin pour chacune de phase o- ou h-YMO, indépendamment du substrat.

Abstract
Multiferroic YMnO3 (YMO) films have been grown by MOCVD on (100)-oriented Si, STO, LAO and LSAT substrates. The effect of the film thickness and the chemical composition on structural and magnetic properties has been investigated. YMO can crystallize in two structure: hexagonal (h-YMO) and orthorhombic (o-YMO), generally considered as stable and metastable phases, respectively. Both phases, together with their amorphous precursor phase, are studied in this thesis. On one side, a selective growth of the amorphous, o-YMO or h-YMO phase is achieved on Si substrates through the deposition conditions. An extensive study of the optimal conditions has been carried out. An irreversible phase transformation from amorphous to crystalline o-YMO phase takes place at an almost constant temperature (~ 700 °C) and in a short period of time (~ min). The o-YMO phase thus obtained is stable at least up to 900 °C.
On the other side, the o-YMO phase is epitaxially stabilized on perovskite type substrates (STO, LAO, LSAT). The films on STO and LSAT substrates present mainly the (010) orientation while those on LAO substrate are (101)-oriented. Secondary domain orientation are observe in particular on STO substrates: (010) in plane with 90° rotation. Strained films are observed for small thicknesses. The magnetic measurements show a spin glass behavior for either o- or h-YMO phase, independently of the substrate.

Membres du Jury
Dr. V. CRACIUN, INFLPR, Bucarest - Roumanie (Président)
Dr. O. PEÑA, ISCR, Rennes - France (Rapporteur)
Dr. J. SANTISO LÓPEZ, ICN2, Barcelona - Espagne (Rapporteur)
Dr. O. CHAIX-PLUCHERY, LMGP, CNRS, Grenoble INP Minatec, France (Examiner)
Dr. S. PIGNARD, LMGP, CNRS, Grenoble INP Minatec, France (Examiner)
Dr. M. BOUDARD, LMGP, CNRS, Grenoble INP Minatec, France (Thesis Director)