Les pièces polycristallines de grenat de fer et d'yttrium Y₃Fe₅O₁₂ (YIG) utilisées en hyperfréquences doivent présenter une densité très proche de la valeur théorique. Industriellement, ces pièces sont élaborées par frittage de la poudre qui est préparée par réaction entre les oxydes Y₂O₃ et Fe₂O₃. Ce travail concerne l'étude de deux procédés d'élaboration des poudres de YIG qui sont la réaction entre oxydes et la coprécipitation. Dans les deux cas, la formation de la pérovskite de fer et d'yttrium YFeO₃ (YIP) précède la formation du grenat. Lors de la synthèse par coprécipitation, la quantité de YIP formée est cependant fortement influencée par la présence d'impuretés ou de dopants (résidus de synthèse, substitution du fer par l'aluminium). L'influence des paramètres d'élaboration sur les caractéristiques physico-chimiques des poudres et leur aptitude au frittage est étudiée. Il apparait alors que les deux procèdes permettent l'obtention de pièces correctement densifiées présentant de faibles pertes magnétiques d'insertion. Tout écart a la stœchiométrie doit être évité, mais la détérioration des propriétés magnétiques n'est importante qu'à partir du moment où il y a présence dans le matériau d'une phase étrangère au grenat.

L'objectif de ce travail de thèse est de comprendre l'influence des<br />hétérogénéités magnétiques sur les propriétés de transport de<br />nano-structures de la spintronique. Pour le mener à bien, on a développé un<br />Microscope à Force Magnétique (MFM) original qui fonctionne à la<br />température ambiante sur une large gamme de champ. Le<br />caractère innovant de notre approche a été de développer un MFM capable de<br />mesurer in-situ les propriétés de transport, ceci afin de les corréler avec<br />la visualisation des domaines et parois magnétiques. <br />L'étude d'une structure hybride métal/isolant (une bicouche grenat/nickel) a per<br />mis d'étudier le couplage à l'interface ainsi que la rigidité sur une dizaine de<br /> microns du réseau de domaines dans le grenat. <br />Dans une deuxième phase, on s'est intéressé au déplacement d'une paroi<br />induit par un courant électrique. Nous avons développé un modèle classique<br />simple pour expliquer le transfert de spin d'un courant polarisé traversant une <br />paroi de domaines, ainsi qu'un nouveau mécanisme basé sur le chargement électriq<br />ue des parois par effet Hall. Nos études expérimentales sur l'injection de coura<br />nt dans des échantillons de cobalt ultra-fins à aimantation perpendiculaire, mon<br />trent que l'effet de dépiégeage des parois domine largement dans ce système. Nou<br />s expliquons ce phénomène par un effet de déformation de la structure interne de<br /> la paroi induite par le courant.

Reproduction de : Habilitation à diriger des recherches : Sciences physiques : Lille 1 : 2005. / N° d'ordre (Lille 1) : 457. Textes et résumé en français. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. en fin de chapitre.

Ce travail de doctorat porte sur la croissance par ablation laser pulsée de films ultrafins de Grenat de Fer et d’Yttrium dopés au Bismuth (BiYIG). Ces films d’épaisseur nanométriques sont caractérisés puis utilisés pour des applications magnon-spintroniques. Cette thèse englobe deux thématiques différentes de la physique : la science des matériaux et les applications magnon-spintroniques.La motivation de cette thèse repose sur le besoin, venant de la communauté magnon-spintronique, d’un nouveau matériau magnétique ultrafin à anisotropie ajustable. En effet, au court des dernières années, une avancée majeure dans le domaine a été l’obtention d’auto-oscillations magnétiques induites par un courant de charge dans un isolant magnétique. Ce résultat a été rendu possible grâce à l’utilisation d’un film ultrafin (20 nm) de Grenat de Fer et d’Yttrium (YIG) possédant de très faibles pertes magnétiques. Ces films ultrafins de YIG sont également intéressants pour la magnonique puisqu’il est aussi possible d’y propager et de manipuler des ondes de spin sur de grandes distances. Cependant, la direction facile d’aimantation dans ces films est fixée par l’anisotropie de forme et n’est pas un paramètre ajustable. Pour pousser plus loin les possibilités dans le domaine de la magnon-spintronique un matériau ultrafin, présentant des pertes magnétiques similaires au YIG, dans lequel il serait possible de stabiliser une anisotropie perpendiculaire serait désirable.La croissance par épitaxie en phase liquide de films de YIG substitués de plusieurs microns d’épaisseur a permis de mettre en évidence que l’anisotropie magnétique pouvait être modifiée par dopage. Notamment que la substitution des atomes d’Yttrium par les atomes de Bismuth sur les sites atomiques dodécaédriques permet d’obtenir une direction facile d’aimantation hors du plan, le BiYIG est également reconnu pour sa forte activité magnéto-optique. Cette thèse présente la croissance par ablation laser pulsée de films ultrafins (7 à 50 nm d’épaisseur) de BiYIG. Dans ces films l’anisotropie magnétique a deux origines : l’anisotropie de croissance et l’anisotropie de contrainte. Dans ces films grâce à la contrainte les deux types anisotropies magnétique (planaire ou perpendiculaire) peuvent être obtenues. La caractérisation dynamique des films montre que la substitution d’Yttrium par le Bismuth n’augmente pas les pertes magnétiques et que l’amortissement de Gilbert dans le BiYIG est comparable à celui du YIG. De plus l’augmentation de l’activité magnéto optique du BiYIG par rapport à celle du YIG rend ce nouveau matériau très intéressant pour des techniques expérimentales impliquant l’interaction lumière/ moment magnétique (BLS, Kerr microscope…).Pour observer des phénomènes spintronique nous avons déposé une couche de Pt. Des mesures de transport comme la magnetoresistance Hall de spin, l’effet Hall de spin inverse ou l’effet Hall anormal témoignent d’un transfert de courant de spin a l’interface BiYIG-Pt. Grâce à l’anisotropie perpendiculaire, il est également possible d’observer de nouveaux phénomènes comme la génération d’onde de spin cohérent à partir d’auto-oscillations. Ce nouvel isolant magnétique combinant une faible épaisseur, un faible amortissement magnétique et une anisotropie magnétique modifiable est donc un matériau prometteur pour des applications magnon-spintroniques et ouvre de nouvelles possibilités pour le domaine. / This PhD work focuses on the Pulsed Laser Deposition (PLD) growth of Bismuth doped Iron Garnet nanometer thick films. Those films are charcterised and used for magnon-spintronics applications. This PhD has two main focuses : material science and magnon-spintronics applications.The aim of this PhD is to fill up the need in the magnon-spintronics community of an ultrathin magnetic material combining low magnetic losses and tunable magnetic anisotropy. Indeed the recent breakthrough in the domain was the ability of generating magnetic auto-oscillations from a charge current in a magnetic insulator. This result has been obtained by using an 20 nm thick film of Yttrium Iron Garnet (YIG) with low magnetic losses (α=2⋅〖10〗^(-4) ). Those ultrafin films of YIG can also be used for spin waves propagation over micrometeter distances. However the easy magnetic axis in those films is set to in plane due to the shape anisotropy and it is not a tunable parameter. To go further in terms of magnon-spintronics applications a perpendicularly easy magnetized low losses ultra-thin magnetic material would be desirable. Liquid Phase Epitaxy growth of micrometer thick doped YIG during the 70’s evidenced that the magnetic anisotropy could be modified by doping or substitution. Especially the substitution of Yttrium atoms by Bismuth ones on the dodecaedric atomic sites allows to stabilise out of plane magnetic anisotropy. Morevover the BiYIG is also known to posses high magneto optical activity.This PhD presents the growth by Pulsed Laser Deposition of ultrathin BiYIG films (7 to 50 nm thick). In those films the uniaxial magnetic anisotropy has two main origins : the magneto elastic and the growth induced anisotropy. Using the strain in those films it is possible to obtain both out of plane and in plane magnetic anisotropy. The dynamical characterisation shows that magnetic losses in the perpendicular easy magnetized films are comparable to the one of YIG ultrathin films. The high magneto optical activity in those films makes the BiYIG ultrathin films suitable for ligth based detection technics involving ligth/magnetism interaction. By sputtering a Pt sublayer on the top of BiYIG ultra thin films we could observ different spintronic phenomena evidencing the transfer of spin current from the metal to the insulator. Low losses and nanometer thickness in perpendicularly easy magnetized BiYIG films allow to observ current induced magnetic auto oscillation in the same fashion as what was previously done with ultrathin YIG. The perpendicular magnetic anisotropy allows however to couple those auto oscillation to spin waves, which was not possible for in plane magnetized YIG fims. This new phenomena is related to the unique properties of the ultrathin BiYIG.BiYIG ultrathin films are thus opening new perspectives in the magnon spintronic commnutiy due to their low thickness and tunable magnetic anisotropy.

La chaîne du Mayombe constitue la portion congolaise du système orogénique « Araçuaï-West Congo » qui se répartit entre la marge orientale du Brésil et la marge occidentale de l’Afrique centrale. Elle s’allonge parallèlement au littoral atlantique suivant la direction NW-SE. En tenant compte des données géochronologiques, elle se subdivise en deux domaines lithostratigraphiques : (i) le domaine paléoprotérozoïque et (ii) le domaine néoprotérozoïque. Le domaine paléoprotérozoique de la chaîne du Mayombe correspond à la partie interne de la chaîne et se caractérise par la co-existence des roches d’origine sédimentaire et magmatique déformées et métamorphisées à des degrés variés. Ces roches se répartissent en trois principaux groupes lithologiques : (i) le Groupe de la Loémé, (ii) le Groupe de la Loukoula et (iii) le Groupe de la Bikossi. L’analyse structurale des Groupes de la Loémé et de la Loukoula montre que ceux-ci sont plissés et fracturés. Dans le Groupe de la Loémé les plis présentent des axes qui s’orientent dans les directions NE-SW, NNE-SSW et N-S tandis que dans le Groupe de la Loukoula, le plissement se fait suivant la direction NE-SW. Le Groupe de la Bikossi se caractérise par des plis qui s’orientent dans les directions identifiées dans les précédants Groupes. L’étude géochimique réalisée sur les échantillons provenant du domaine paléoprotérozoïque de la chaîne du Mayombe montre que ce dernier est hétérogénique c’est-à-dire qu’il implique des terrains d’origine et de lithologie variées. La caractérisation pétrologique des ensembles lithologiques des groupes de la Loémé et de la Loukoula montre que ceux-ci sont affectés par au moins deux événements métamorphiques distincts qui se superposent. Le premier événement se traduit par des paragenèses à grenat-biotite-oligoclase dans les métapélites et par le développement de la hornblende brune dans les métabasites permettant ainsi de situer le contexte d’évolution dans le faciès des amphibolites. Le second événement s’enregistre de façon différente dans le Groupe de la Loémé et dans le Groupe de la Loukoula. Il se traduit respectivement par des assemblages à grenat-biotite-oligoclase dans les formtaions du Groupe de la Loémé et par une paragenèse à chlorite-albite-épidote dans le Groupe de la Loukoula. Les échantillons rattachés au Groupe de la Bikossi ne présentent que les traces d’un seul événement métamorphique marqué par les paragenèses à grenat-biotite-muscovite et grenat-chloritoïde-chlorite avec une température oscillant entre 510-568°C pour une pression d’environ 8 kbar. La datation U-Pb sur zircons a permis de : (i) définir les sources des matériaux détritiques ayant constitué les bassins évoluant de l’Archéen au Protérozoïque (3300-1500) ; (ii) de confirmer l’âge paléoprotérozoïque (2070-2040 Ma) du magmatisme éburnéen ainsi que l’âge néoprotérozoïque (925 Ma) des granites de type Mfoubou et Mont Kanda et (iii) mettre en évidence des perturbations du système isotopique U-Pb des zircons à 642 ± 36 Ma et 539 ± 18 Ma. Les analyses 40Ar-39Ar sur biotite, muscovite et amphibole des échantillons du domaine occidental de la chaîne du Mayombe ont fourni des âges qui situent l’événement tectono-thermique pan-africain entre 615 Ma et 496 Ma. / The Mayombe belt is the congolese part of the Araçuaï-West Congo belt system which extend from eastern margin of Brazil to western margin of central Africa. It runs parallel to the Atlantic coastline with NW-SE trend. Considering geochronological data, it is subdivided into two lithostratigraphic domains : (i) the Paleoproterozoic domain and (ii) the Neoproterozoic domain. The Paleoproterozoic domain of the Mayombe range corresponds to the inner part of the belt and is characterized by the coexistence of para and orthoderived rocks deformed and metamorphosed to varying degrees. These rocks are distributed among the three main lithological Groups : (i) the Loémé Group, (ii) the Loukoula Group and (iii) the Bikossi Group. Structural analysis of Loémé and Loukoula Groups shows folded and fractured stuctures. In the Loémé Group, folds trend NE-SW, NNE-SSW and N-S while in the Loukoula Group, the main shortening trends NE-SW. The Bikossi Group is characterized by folds oriented in the directions identified in the preceding Groups. The geochemical study carried out on samples from the Paleoproterozoic domain of the Mayombe belt shows that the latter is heterogeneous, by involving rocks of various origin and lithology. The petrological characterization of Loémé and Loukoula Groups shows that they are affected by at least two distinct metamorphic events that overlap. The first event is characterized by garnet-biotite-oligoclase parageneses in metapelites and by the development of brown hornblende in metabasites, thus allowing the evolution context to be situated in the amphibolite facies. The second event is recorded differently in Loémé Group and Loukoula Group. It consits respectively in garnet-biotite-oligoclase assemblages in the Loemé Group and in chlorite-albite-epidote paragenesis in the Loukoula Group. Samples from Bikossi Group present only traces of a single metamorphic event marked by garnet-biotite-muscovite and garnet-chloritoid-chlorite parageneses whose temperature is estimated at 510-568°C for 8 kbar of pressure. U-Pb dating of zircons allows to : (i) define the Archean-Paleoproterozoic (3300-1500Ma) sources of metasedimentary rocks (ii) confirm Paleoproterozoic (2070-2040 Ma) age of Eburnean magmatism and Neoproterozoic (925 Ma) Mfoubou and Mont Kanda type magmatism and (iii) to highlight the perturbations of zircons U-Pb isotopic system at 642 ± 36 Ma and 539 ± 18 Ma. The 40Ar-39Ar analyzes on biotite, muscovite and amphibole from samples of the western domain of Mayombe betl provided since the age range of Pan-African tectono-thermal event at 615-496 Ma.

Pour respecter les droits d'auteur, la version électronique de ce mémoire a été dépouillée de certains documents visuels. La version intégrale du mémoire a été déposée à la Division de la gestion des documents et des archives. / Le Staffordshire Hoard est un trésor anglo-saxon qui date des 6e et 7e siècles qui fut découvert en juillet 2009 par un détectoriste dans un champ du comté du Staffordshire en Angleterre. Ce trésor est composé d’environ 4600 fragments d’artéfacts représentant pour la plupart des garnitures d’épées en or et en argent. Bien que nous retrouvions aussi dans le Hoard certains objets ecclésiastiques, comme une grande croix en or ainsi qu’une bande inscrite en latin, aucune pièce de monnaie ne fut retrouvée, ni aucune lame d’épée. Le Staffordshire Hoard pose beaucoup de questions, notamment par sa composition inédite et aussi en raison du mauvais état dans lequel les objets furent retrouvés. Depuis sa découverte en 2009, les chercheurs se sont majoritairement posé les mêmes questions, à savoir de quel type de Hoard il s’agit, à qui il appartient et pourquoi il fut enterré. Avec ce mémoire, nous allons plutôt emprunter un autre chemin. En effet, nous étudierons plutôt les aspects matériels et techniques de la construction des artéfacts en or décorés avec la technique du cloisonné, et particulièrement le seax set. Ceci nous permettra dans un premier temps de comprendre comment ce type d’objet fut fabriqué par une société en particulier à l’époque du haut Moyen-Âge. Dans un second temps, l’étude de ces sujets aidera à répondre à une question qui fut souvent mise de côté par les différents chercheurs s’étant intéressés au Staffordshire Hoard, à savoir pourquoi aucune lame d’épée ne fut retrouvée dans cet assemblage. / The Staffordshire Hoard is an Anglo-Saxon treasure dating from the 6th and 7th centuries that was discovered in July 2009 by a detectorist in a field in the county of Staffordshire, England. This treasure is composed of approximately 4600 fragments of artefacts representing mostly gold and silver sword fittings. Although some ecclesiastical items were also found in the Hoard, such as a gold Great Cross and a Latin inscribed strip, neither coins nor sword blades were found. The Staffordshire Hoard raises many questions, due to its unusual composition and the poor condition in which the objects were found. Since its discovery in 2009, researchers have mostly asked the same questions, namely what type of hoard it is, to whom it belongs and why it was buried. With this dissertation, we will take a different path. Instead, we will study the material and technical aspects of the construction of gold artefacts decorated with the cloisonné technique, specifically the seax set. This will allow us in first place to understand how this type of object was made by a particular society in the early Middle Ages. Secondly, the study of these objects will help us to answer a question that has often been put aside by various researchers interested in the Staffordshire Hoard, namely why no sword blades were found in this assemblage.

Les massifs granitiques sont formés d'intrusions polyphasées constituées de granites à deux micas, granites à muscovite-grenat et aplopegmatites. Trois suites non comagmatiques évoluant des granites à deux micas aux granites à muscovite-grenat et aux aplopegmatites sont mises en évidence : Deux suites à Campo Formoso (une suite précoce en position périphérique et une suite tardive formant le coeur du massif) et une à Carnaiba. Dans chaque suite, l'évolution du chimisme des roches et des minéraux est compatible avec un modèle de cristallisation fractionnée combiné avec un mélange entre liquide silicate et cumulat, proche d'un cumulat total dans la plupart des cas. Le caractère peralumineux des granites est acquis au cours d'évolution. Les granites de la suite précoce de Campo Formaso ont subi un processus de contamination (Mg, Ni, Co, Cr et V).les phlogopites comportent cinq zones. Des zones internes vers les zones externes, la composition de la phlogopite évolue avec des sauts, à Al et Fe décroissants, Si, Mg et K/Al croissants, auxquels correspondent des fronts séparant des zones de phlogopitites à habitus pétrographiques différents. Parallèlement, l'amphibole évolue depuis une actinote jusqu'à une trémolite (à hornblende trémolitique) et le spinelle d'une chromite alumineuse à une magnétite chromifère. La minéralisation est essentiellement à béryl et molybdénite, associée à la phase d'altération primaire et en partie à la phase de muscovitisation. L'occurence de béryl chromifère (émeraude) est liée à la disponibilité de l'alumine (zone 4b et plagioclasite), et du chrome mis en solution lors de la percolation. Le préenrichissement magmatique en Be étant peu efficace, la présence de minéralisations en émeraudes est plutôt liée à l'efficacité du piège métasomatique, tant pour expliquer la quantité, somme toute peu élevée, de béryl que la qualité des gemmes : L'existence de forts gradients chimiques.

Cette thèse concerne l'étude d'un nouvel outil expérimental d'investigation de la dynamique de l'aimantation, adapté à la mesure de nanostructures magnétiques. Cette technique, la Microscopie par Résonance Ferromagnétique (f-MRFM), s'inspire des microscopies à sonde locale pour réaliser une détection mécanique de la Résonance Ferromagnétique (RFM). Un dispositif original a été mis au point. Ses performances sont caractérisées par l'étude d'un disque de grenat magnétique de 160 microm. de diamètre. Les résultats démontrent une sensibilité et une résolution spectrale adaptées à la mesure d'échantillons microscopiques individuels, et permettent de conclure quant à la configuration la plus judicieuse en terme d'intensité du signal ou de résolution spatiale pour l'imagerie des excitations magnétiques. Cette technique permet en outre de remonter à une information quantitative sur la RFM, capacité qui est utilisée pour obtenir une mesure directe du temps de relaxation longitudinal T1.

Les sous-provinces de La Grande et d'Opinaca sont un couple comprenant un ensemble volcano-plutonique (La Grande) auquel est adjoint au sud une sous-province méta-sédimentaire de plus haut grade métamorphique (Opinaca). Il s'agit d'une association typique du Supérieur archéen, avec certaines particularités géométriques et métamorphiques. Alors que l'accrétion d'un prisme sédimentaire est une interprétation géodynamique favorisée, des environnements extensifs ont également été proposés. Des bandes méta-sédimentaires semblables de part et d'autres du contact permettent leur étude tectonométamorphique comparative par pétrographie, géochronologie et thermobarométrie. L'analyse de zircons détritiques révèle une déposition de sédiments simultanée (<2690-2700 Ma) d'une source dominante ca. 2720 Ma. La sédimentation est rapidement suivie d'un métamorphisme de haute température dans l'Opinaca (M1,750-850°C, <2-3 kbar) et d'un métamorphisme analogue localement attesté dans le La Grande. La fusion partielle s'étend sur 2685-2670 Ma (U-Pb zircon), liée géographiquement et chronologiquement à de l'important plutonisme felsique. La cristallisation du grenat dans l'Opinaca (Lu-Hf 2650 Ma) s'effectue dans un cycle métamorphique postérieur (M2, 700°C, 5-6 kbar), qui n'est pas attestée dans La Grande, impliquant un découplage tectonique. Dans la sous-province de La Grande, des datations de zircon et monazite (U-Pb<2620 Ma) et la croissance de grenat (Lu-Hf 2600 Ma) pointent vers un événement métamorphique tardif (M3,600°C, 5-6 kbar), de plus grande importance que précédemment reconnu. Cette croissance du grenat lors d'évènements secondaires de moins haute température se répercute par un déséquilibre pétrographique etthermodynamique croissant avec le grade métamorphique. Le contexte tectonique impliqué est une dépositionautochtone des sédiments de l'Opinaca et de ses équivalents marginaux du La Grande dans un bassinextensif au-dessus d'une anomalie thermique (M1), suivie d'une fermeture du bassin de l'Opinaca (M2) et d'un enfouissement tardif du La Grande (M3). Tous les évènements recensés post-datent le métamorphisme du socle et des bandes volcaniques. Mots-clés: La Grande, Opinaca, Supérieur, grenat, géochronologie Lu-Hf, géochronologie U-Pb, migmatite, pseudosection, tectono-métamorphisme / The La Grande and Opinaca subprovinces are a couple consisting of a volcano-plutonic ensemble (LaGrande) to which is adjoined a southern juvenile higher grade meta-sedimentary basin (Opinaca). This is atypical association in the Archean Superior craton, but with notable differences regarding geometry andmetamorphic intensity. While accretion of a sedimentary prism is an often favoured geodynamic interpretation,extensional settings have also been proposed. Meta-wacke bands in the La Grande similar to the Opinacamigmatites warrant study of their comparative tectono-metamophic evolution through petrography,geochronology and thermobarometry. Detrital zircon study reveals coeval deposition (<2690-2700 Ma) from adominating ca. 2720 Ma source. Sedimentation was quickly followed by widespread high temperaturemetamorphism in the Opinaca (M1, 750-850°C, <2-3 kbar) and analogous locally attested metamorphism inthe La Grande. Anatexis spanned 2685-2670 Ma (U-Pb zircon), tied both geographically and chronologically toimportant felsic plutonism. Garnet growth in the Opinaca (Lu-Hf 2650 Ma) followed in a posterior distinctmetamorphic cycle (M2, 700°C, 5-6 kbar), unattested in La Grande meta-wackes, implying tectonicdecoupling. In the La Grande subprovince, cryptic zircon and monazite ages (U-Pb <2620 Ma) and garnetgrowth (Lu-Hf 2600 Ma) point to a late metamorphic event of greater importance than previously recognized(M3, 600°C, 5-6 kbar). Growing thermodynamic disequilibrium is observed in pseudosections withprogressively higher peak temperatures, which is interpreted as partial reactivity of M1 parageneses when remetamorphosed to M2 or M3. The tectonic context implied is a non-exotic deposition of the Opinaca and its LaGrande marginal equivalents in an extensional basin over a high heat anomaly (M1) followed by basin closure(M2) and late burial of La Grande rocks (M3). All these events postdate the main metamorphism anddeformation in La Grande basement and volcanic rocks. Keywords: La Grande, Opinaca, Superior, garnet, Lu-Hf geochronology, U-Pb geochronology, migmatite, pseudosection, tectono-metamorphism