RESONANCE DE SPIN DES ELECTRONS DE ... - EPFL
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<strong>RESONANCE</strong> <strong>DE</strong> <strong>SPIN</strong> <strong>DE</strong>S <strong>ELECTRONS</strong><br />
<strong>DE</strong> CONDUCTION<br />
<strong>DE</strong> PETITS CRISTAUX D'ARGENT:<br />
EFFET <strong>DE</strong> TAILLE QUANTIQUE<br />
THÈSE No 204 (1975)<br />
PRESENTEE AU <strong>DE</strong>PARTEMENT <strong>DE</strong> PHYSIQUE<br />
ÉCOLE POLYTECHNIQUE FÉDÉRALE <strong>DE</strong> LAUSANNE<br />
POUR L'OBTENTION DU GRA<strong>DE</strong> <strong>DE</strong> DOCTEUR l%SCIENCES<br />
PAR<br />
RENÉ MONOT<br />
Ingénieur-physicien <strong>EPFL</strong><br />
originaire de Bussy-Chardonney (Vaud)<br />
acceptee sur proposition du jury :<br />
Prof. J.-P. Borel, rapporteur<br />
Prof. E. Daniel, corapporteur<br />
M. J. Cousins, Dr. Bs sciences<br />
Lausanne <strong>EPFL</strong><br />
1976
RESUME<br />
Nous avons étudié par résonance paramagnétique électro-<br />
nique (à 30 MHz, 450 MHz, 9,3<br />
GHz, 35 GHz) des familles<br />
de petits cristaux d'argent dispersés en matrice de<br />
C6H6, de CO2 et de C18HJ8.<br />
Ces échantillons ont été fabriqués par évaporation sous<br />
vide poussé ( 10-~~orr) et condensation simultanée du<br />
métal et de la matrice sur une surface à 77"~. La micro-<br />
scopie électronique montre que la distribution des tail-<br />
les ne s'étend pas au-delà de 50 A de diamètre.<br />
Le signal de résonance observé est attribué aux élec-<br />
trons de conduction des cristaux d'argent qui présen-<br />
tent l'effet de taille quantique étudié théoriquement par<br />
Kubo et Kawabata principalement. Conformément à leurs<br />
prévisions, la raie présente un élargissement hétérogène.<br />
Sa forme asymétrique et son comportement à la suite des<br />
recuits des échantillons s'interprètent à partir de cette<br />
théorie comme la somme des contributions des particules<br />
dont la taille est comprise entre 4 et 14 A, valeur au-<br />
dessus de laquelle l'effet de taille n'a plus lieu pour<br />
l'argent. La valeur du facteur de Landé du métal massif<br />
que l'on déduit selon cette théorie est g = 2,068. Des<br />
causes possibles de l'écart entre cette valeur et celle<br />
que Schultz a obtenue par des mesures sur le métal massif,<br />
sont examinées.<br />
O<br />
Des mesures entre 8 et 195O~ révèlent une susceptibilité<br />
du type Curie qui est conforme aux prévisions théoriques.<br />
Cela confirme le fait que pour cette gamme de tailles et<br />
de température, seules les particules qui possèdent un<br />
nombre impair d'atomes participent à la résonance de ma-<br />
nière significative par leur seul électron de conduction<br />
dont le spin n'est pas aparié. L'accord entre les mesures<br />
et les prévisions théoriques est obtenu si l'on considère<br />
que les niveaux d'énergie des électrons sont non dégé-<br />
nérés comme l'a proposé Kubo.
TABLE des MATIERES<br />
Page<br />
Résumé<br />
Table des matières<br />
Chapitre 1<br />
METHO<strong>DE</strong> EXPERIMENTALE<br />
1. 1) Conditions pour l'effet<br />
de taille quantique et<br />
choix de l'argent<br />
1, 2) Fabrication des échantillons<br />
1. 3) Installations de resonance<br />
1, 4) Identification des signaux<br />
observés<br />
1. 5) Microscopie électronique<br />
Chapitre II <strong>RESONANCE</strong> de <strong>SPIN</strong> des <strong>ELECTRONS</strong> de<br />
CONDUCTION lors de l'EFFET de<br />
TAILLE QUANTIQUE<br />
II. 1) Théorie<br />
II. 2) Caractéristiques du signal<br />
des petits cristaux<br />
II. 3) Forme de la raie<br />
II. 4) Mesures en fonction de la<br />
fréquence<br />
II. 5) Mesures de saturation<br />
Temps de relaxation<br />
II, 6) Autres mesures<br />
Chapitre III SUSCEPTIBILITE de <strong>SPIN</strong> des PETITS<br />
CRISTAUX METALLIQUES<br />
III, 1) Théorie<br />
III. 2) Résultats expérimentaux<br />
Annexe : Spectres hyperfins des atomes d'argent<br />
Bibliographie<br />
Remerciements<br />
Curriculum vitae