Elaboration de films magnétiques à base cobalt par électrodéposition pulsée sous champ magnétique intense – COMAGNET

Le projet COMAGNET s’inscrit dans un thème commun développé depuis plusieurs années par chaque laboratoire partenaire (LACMDTI de l’université de Reims Champagne-Ardenne (France) et le Laboratoire EPM de l’université de Northeastern - Chine) : la magnétoscience. L’interaction d’un champ magnétique avec un procédé d’élaboration de matériaux permet de modifier les caractéristiques des composés obtenus. L’intérêt principal de ce projet est d’élaborer des films magnétiques d’alliages ou oxydes métalliques à base cobalt, présentant des applications dans le domaine magnétique. Les candidats pour nos études sont des alliages nanostructurés tels que les CoX (X =, Cu, Ni, Fe, Cr, Pt...) et oxydes tel que le CoFe2O4, pour différentes applications : aimants permanents, enregistrement magnétique, effet de magnétorésistance géante GMR, magnéto-optiques). L’objectif majeur est de montrer que les propriétés magnétiques (forces coercitives, aimantation de saturation, anisotropie magnétique) sont modifiées par l’imposition d’un champ magnétique intense (HMF) durant le procédé d’élaboration.
L’originalité et le côté novateur de COMAGNET est de coupler deux procédés réalisés sous champ magnétique intense :
- d’une part élaborer des alliages et oxydes de cobalt nanostructurés par électrodéposition pulsée sous champ magnétique intense,
- d’autre part, réaliser des traitements thermiques ou une oxydation en présence de champ magnétique sous atmosphère contrôlée des matériaux électrodéposés. Le couplage des deux procédés a pour but d’augmenter la fonctionnalité du matériau.
Des études de l’électrodéposition (méthode à bas coût) sous champ magnétique de couches minces d’alliages ou oxydes ont mis en évidence l’influence du champ magnétique sur la morphologie, la composition de phase cristallographique ou bien encore les propriétés physiques du matériau. Le champ magnétique favorise généralement des dépôts plus denses et plus homogènes avec des tailles de grains réduites. Le champ magnétique devient alors une alternative aux agents nivelants et brillanteurs durant le procédé, agents très souvent toxiques et polluants et dont la présence rend les bains électrochimiques difficiles à contrôler. Dans le cas de dépôts de cobalt ou alliages de cobalt tel que le FeCo, le champ magnétique influence la structure et les propriétés magnétiques du matériau. Généralement, des dépôts réalisés par électrodéposition nécessitent des traitements thermiques sous atmosphère contrôlée afin d’améliorer la fonctionnalité du matériau. Le Laboratoire EPM bénéficie d’une expérience significative dans le domaine des phénomènes métallurgiques sous champ magnétique intense tels que la solidification, la diffusion, et les réactions à l’interface substrat-film. Il s’agit dans ce projet de développer aussi bien des dépôts épais ou d’épaisseur nanométrique en fonction de l’application souhaitée.
La partie du projet « électrodéposition sous champ magnétique intense » sera coordonnée par le LACMDTI et sera menée à bien par le recrutement de deux post-doctorants alors que le laboratoire EPM recrutera un post-doctorant afin de réaliser l’étude des traitements sous champ magnétique intense. Les caractérisations des matériaux obtenus seront partagées par les deux partenaires puisque leurs équipements sont très complémentaires (Analyse par DRX, ICP, XPS, AES, MEB, TEM, MFM, VSM…). Les mécanismes de formation des matériaux lors des différents procédés utilisés seront appréhendés par des études fondamentales durant la troisième année en s’appuyant sur l’expérience des deux laboratoires partenaires spécialisés dans les domaines respectifs.