Magnetocaloric effect in Gd-based alloy thin films and heterostructures

Abstract

La réfrigération magnétique basée sur l'effet magnétocalorique (MCE) est une alternative prometteuse aux techniques de refroidissement conventionnelles basées sur la compression des gaz. La compréhension des impacts de la nanostructuration sur la réponse magnétocalorique d'un matériau tel que le Gadolinium (Gd) ou ses alliages est essentielle pour optimiser les performances des dispositifs de refroidissement, ce qui est également l'objectif global de cette thèse. La majeure partie des travaux de thèse se focalise sur les couches minces et les multicouches des alliages Gd100-xCox dans lesquels un effet magnétocalorique a été mis en évidence et pour lesquels la faisabilité industrielle semble la plus favorable. Dans un premier temps, les propriétés structurales, magnétiques et magnétocaloriques de ces alliages sont explorées et optimisées. D’autre part nous nous sommes aussi intéressés à l’influence du désordre sur les exposants critiques et à l’effet magnétocalorique. L’analyse montre que les exposants critiques pour Gd100-xCox sont proches à ceux de la théorie champ moyen. D’autre part, les multicouches des alliages Gd-Co avec valeurs de concentration et de température de transition (Tc) est également étudié. Grâce à cet empilement des multicouches le pouvoir de refroidissement relatif (RCP) peut être augmenter par rapport à celle du gadolinium massif. Cette étude démontre le potentiel de l’empilement des multicouches de GdCo pour les applications de refroidissement magnétique Un volet exploratoire est consacré aux couches minces et les multicouches des alliages Gd100-xTbx qui pourraient potentiellement avoir un effet magnétocalorique exploitable. Les transitions magnétiques et structurales de ces alliages de compositions différentes sont étudiées et leur potentiel d'application magnétocalorique est discuté.