Allure de la Rotation Faraday

Dans cette étude menée sur l'orientation des particules au sein de la matrice, nous avons également remarqué une dépendance de l'allure de la courbe de rotation Faraday en fonction de la direction du champ de gélication. Un tel comportement est illustré sur la gure IV.25. -1 -0.5 0 0.5 1 -8000 -4000 0 4000 8000 H (Oe) qF(u.a) H_gel// Hgel Hors Hgel

Fig. IV.25  Evolution de l'allure de la rotation Faraday avec la direction du champ appliqué par rapport au plan de la couche. La mesure est réalisée à la longueur d'onde 820 nm.

Ces trois courbes correspondent donc à trois diérentes directions de champ de géli-cation ^−→H_gel appliqué durant les phases de dépôt et de traitement UV des couches dopées par des nanoparticules de taille moyenne 9 nm . L'échantillon élaboré hors champ joue le rôle de  témoin . Nous rappelons que ^−→H_gel// et ^−→H_gel⊥ signient respectivement un champ de gélication appliqué dans le plan de la couche et normal au plan de la couche. Cela se traduit, lors de la mesure de la rotation Faraday, par une direction orthogonale (^−→Hgel⊥^−→k) et parallèle (^−→H //−→

k) à la direction de la lumière.

Ainsi, une augmentation de la pente de la partie linéaire de la courbe, par rapport à celle de l'échantillon référence, est constatée pour une conguration parallèle (^−→Hgel//−→

k). Dans le cas contraire où la conguration est orthogonale, la pente est plus faible.

IV.4. Orientation des nanoparticules 143 IV.3. En eet, un champ ^−→H_gel⊥ tend à orienter les axes de facile aimantation des nano-particules de ferrite de Cobalt selon sa direction (orientation du moment −^→µ suivie pour l'orientation de l'axe de facile aimantation ; dipôle rigide). Cela se traduit après gélica-tion par un piégeage des nanoparticules avec une orientagélica-tion favorisée de leur axe de facile aimantation dans la direction d'application du champ de mesure de θF. Ainsi, lors de cette mesure l'orientation des moments dans le sens du champ nécessite moins d'énergie et la pente de la courbe de rotation Faraday est plus forte.

Dans le cas contraire, les axes d'anisotropie des nanoparticules piégées au sein de la matrice sont majoritairement orientées dans la direction orthogonale au champ appliqué pour faire les mesures : conguration ^−→H ⊥−→

Hgel. Les moments qui sont fortement liés aux axes d'anisotropie (dipôle rigide) sont donc plus dicilement orientés selon la direction de −

→

H. Cela se traduit par de plus faibles amplitudes de la rotation Faraday à faible champ. L'inuence de la direction du champ de gélication sur l'allure de la rotation Faraday est en accord avec les résultats présentés dans la littérature. Ces résultats sont principa-lement consacrés à l'étude du comportement des nanoparticules de Maghémite ce qui se traduit par un comportement paramagnétique sans hystérésis (σ ≈ 1) [134, 57, 12]. Entre autres, nous pouvons citer :

 les travaux de Yasumori et al. [135] donnant des expressions analytiques et approxi-matives de l'aimantation normé par l'aimantation à saturation pour les diérentes sens d'orientation des nanoparticules, dans le cas de très faible σ.

 les travaux de Bentivegna et al. [134, 57] donnant lieu à une expression généralisée de l'aimantation en fonction de ξ, σ ainsi que la direction et l'intensité du champ appliqué durant la gélication. Mais, la validation de leur modèle théorique est seule-ment faite sur des cas simples de nanoparticules de faible σ et pour une orientation selon la direction du champ de gélication.

Nous retiendrons de ces travaux menés sur l'aimantation qu'ils sont conformes à nos résultats expérimentaux de rotation Faraday sur deux points :

 Par rapport à un ferrouide, la pente initiale est plus faible pour une matrice dopée géliée aléatoirement.

 Un champ de gélication parallèle à la mesure favorise cette pente, alors qu'un champ orthogonal la diminue.

D'autre part, l'inuence de la direction de^−→H_gel sur la valeur de la rotation rémanente n'apparaît pas clairement sur les courbes de la gure IV.25. Mais en les regardant de près, nous pouvons relever les valeurs expérimentales de la rotation rémanente pour chacune des congurations. Ces valeurs sont reportées sur le tableau IV.5.

Ce tableau montre l'inuence de l'orientation. Ceci peut être interprété d'après le mo-dèle présenté au paragraphe IV.3 : une distribution aléatoire des axes de facile aimantation au sein d'un milieu donné se traduit par un rapport θr/θs qui varie entre 0 et 0, 5 selon

Tab. IV.5  Inuence de la direction de champ de gélication sur la rotation rémanente. Les valeurs ont été relevées de la gure IV.25.

Direction de ~H_gel ⊥ Non // θ_r/θ_s 0, 15 0, 1 0, 06

la valeur de sigma (voir IV.16). Cependant, une orientation uniforme de tous ces axes dans la direction du champ appliqué augmente ce rapport en le faisant varier entre 0 et 1 selon le valeur de sigma [122]. Ainsi, pour un même sigma, le passage d'une orientation aléatoire à une orientation uniforme des axes dans la direction du champ multiplie par 2 le rapport θr/θs. Dans notre cas, une pré-orientation des axes de faciles aimantation selon la direction de^−→H par l'application d'un ^−→H_gel⊥génère une augmentation de θr. Simplement, cette augmentation ne se traduit pas par un doublement total de l'eet, car tous les axes ne sont pas complètement orientés.

En résumé, cette partie nous a permis de tester les potentialités magnéto-optiques de la matrice SiO2/ZrO2 en étudiant l'eet de la direction et l'intensité du champ appliqué durant le dépôt et le traitement UV. Nous avons pu donc mettre en évidence un possible accord de phase pour une couche dopée à 1 % et traitée UV sous un champ^−→H_gel⊥normal à son plan. De plus, une deuxième propriété intéressante est illustrée par la possibilité de la réalisation d'un matériau autopolarisé par application d'un champ de gélication normal au plan de la couche.

L'étape suivante sera consacrée à l'étude de l'atténuation.

IV.5 Etude de l'atténuation

Pour mesurer l'atténuation en conguration guidée, nous avons utilisé le banc ex-périmental de la technique de diusion en surface présenté au paragraphe II.2.3.1. La technique de diusion en surface consiste à injecter la lumière dans une couche mince par l'intermédiaire d'un prisme droit qui permet de sélectionner le mode à coupler. Equipée d'une caméra CCD placée en face de la couche, elle permet de visualiser un trait de gui-dage. Cette méthode nécessite la diusion de la lumière en surface de la couche à étudier. La photo d'un tel trait de guidage est illustré sur la gure IV.26.

Le trait de guidage, mesuré à la longueur d'onde 820 nm, présenté sur la gure IV.26 correspond à une couche mince constituée d'une matrice SiO2/ZrO₂ dopée à l'aide de na-noparticules de ferrite de Cobalt. La fraction volumique en nana-noparticules est de 0, 09 % ; l'indice et l'épaisseur de la couche mince sont respectivement 1, 5 et 4, 4 µm.

IV.5. Etude de l'atténuation 145