Electrodéposition du système manganèse-bismuth : Cinétique de dépôt

Abstract

communauté scientifique vu les applications potentielles de ces matériaux dans la domaine de l’enregistrement magnétique ; la voie électrochimique a été intensivement exploitée, en effet elle permet l’élaboration de nanostructures magnétiques présentants des propriétés physiques remarquables (forte aimantation à saturation et faible champ coercitif pour les matériaux magnétiques doux et fort champ coercitif et anisotropie magnétique uniaxiale élevée pour les matériaux magnétiques durs). Récemment la phase équi-atomique du composé MnBi a été exploitée vue qu’elle présente des propriétés magnétiques intéressantes telles une large anisotropie magnétique uniaxiale et des propriétés magnéto-optiques intéressantes. Actuellement plusieurs travaux cités dans la littérature traitent de l’élaboration du MnBi en couches minces en utilisant des méthodes physiques. Récemment la voie électrochimique a été exploitée pour étudier les conditions d’électrodéposition simultanée des deux éléments Mn et Bi, en utilisant un bain chlorure. Dans le présent travail, nous avons commencé par l’étude de la cinétique électrochimique de dépôt du système Mn-Bi à partir d’un nouveau bain mixte sulfate-nitrate contenant du sulfate d’ammonium et de l’acide borique comme additifs. Cette étude a montré que le pH de la solution et la concentration en sulfate d’ammonium sont des facteurs déterminants pour avoir un bain stable qui permet la co-déposition simultanée du Mn et du Bi. La cinétique électrochimique a été faite en mode potentiostatique, par voltammétie cyclique (CV). L’étude de la nucléation et la croissance des germes de Bi et de Mn-Bi dès les premiers stades de dépôt a été faite par chronoampérométrie. La morphologie, la composition chimique et la structure cristallographique des dépôts ont été déterminées par la microscopie électronique à balayage (MEB), la microscopie électronique à effet de champs (MEB-FEG), la spectroscopie à dispersion d’énergie (EDS) et la diffraction des rayons X (DRX). Plusieurs modèles théoriques sur la nucléation électrochimique ont été utilisés afin de comprendre le mécanisme de nucléation de Bi et de Mn-Bi. D’autre part l’analyse des courbes de transitions des premiers stades de dépôt du Mn-Bi et Bi a relevé que le mécanisme de dépôt est gouverné par une nucléation tridimensionnelle. Pour les dépôts plus épais, l’observation au MEB-FEG des films électrodéposés révèle un dépôt hétérogène de grains de bismuth imprégné dans un dépôt tridimensionnel en forme de pétales de rose, de manganèse . Enfin, une dernière partie de la thèse concerne l’élaboration des membranes d’alumine nanoporeuses et les résultats préliminaires relatifs à l’élaboration des nanofifs de Bi et Mn-Bi.