Elaboration et caractérisation structurale et diélectrique de matériaux relaxeurs ferroélectriques dans le système Pb(Mg1/3Nb2/3))O3-Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 PDF Download
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Book Description
La caractérisation structurale et électrique permet d'établir les mécanismes de transition de phase dans les matériaux. Appartenant à la famille des pérovskites complexes, le magnoniobate de plomb Pb(Mg1/3Nb2/3))O3 (PMN) - et le zinconiobate de plomb Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 (PZN) sont deux relaxeurs ferroélectriques dont l'utilisation couvre des domaines aussi vastes que la ferroélectricité, la pyroélectricité et l'industrie des condensateurs multicouches. La première partie de ce travail s'est articulée autour de l'élaboration et la caractérisation structurale et diélectrique de céramiques de la solution solide (1-x)PMN-(x)PZN. Les paramètres d'élaboration ont été particulièrement étudiés et optimisés afin d'avoir le meilleur compromis entre les performances diélectriques et la pureté du produit fini. La composition x=0.2 s'est révélé la plus intéressante avec un maximum de la constante diélectrique de 22000 vers la température ambiante (20C°). Pour les autres compositions, l'apparition d'une phase pyrochlore au-dessus de x=0.3 détériore les caractéristiques diélectriques des céramiques. Ceci nous a amené à élaborer des monocristaux de PZN par une méthode de flux. Bien que son élaboration remonte aux années 70, le PZN n'a fait l'objet, à notre connaissance, que de très peu d'études structurales et électriques. L'association de plusieurs techniques de caractérisation (diffraction des rayons X, mesures diélectriques, calorimétrie, courant pyroélectrique et cycles d'hystérésis), nous a permis de mettre en évidence, pour la première fois, certaines propriétés de ce composé : le composé PZN transite spontanément d'une phase cubique à une phase rhomboédrique vers la température Tc≈390 K. La transition de phase est étalée. Le caractère ferroélectrique de PZN au-dessous de Tc. La constante diélectrique possède un maximum de l'ordre de 43000 à la température 413 K. Cette température est au-dessus de la température de transition Tc. La valeur élevée de la constante diélectrique confère à ce matériau un fort potentiel d'application industrielle. L'application d'un fort champ électrique dans la direction de la polarisation (111), engendre un état rhomboédrique monodomaine stable au-dessous de 390 k. L'existence d'un fort élargissement de certains pics de Bragg incompatible avec une simple transition cubique rhomboédrique, suppose la présence au-dessous de Tc de distorsions locales de nature monoclinique. La diffraction des rayons X sous champ suivant [001] conforte cette hypothèse.
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La caractérisation structurale et électrique permet d'établir les mécanismes de transition de phase dans les matériaux. Appartenant à la famille des pérovskites complexes, le magnoniobate de plomb Pb(Mg1/3Nb2/3))O3 (PMN) - et le zinconiobate de plomb Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 (PZN) sont deux relaxeurs ferroélectriques dont l'utilisation couvre des domaines aussi vastes que la ferroélectricité, la pyroélectricité et l'industrie des condensateurs multicouches. La première partie de ce travail s'est articulée autour de l'élaboration et la caractérisation structurale et diélectrique de céramiques de la solution solide (1-x)PMN-(x)PZN. Les paramètres d'élaboration ont été particulièrement étudiés et optimisés afin d'avoir le meilleur compromis entre les performances diélectriques et la pureté du produit fini. La composition x=0.2 s'est révélé la plus intéressante avec un maximum de la constante diélectrique de 22000 vers la température ambiante (20C°). Pour les autres compositions, l'apparition d'une phase pyrochlore au-dessus de x=0.3 détériore les caractéristiques diélectriques des céramiques. Ceci nous a amené à élaborer des monocristaux de PZN par une méthode de flux. Bien que son élaboration remonte aux années 70, le PZN n'a fait l'objet, à notre connaissance, que de très peu d'études structurales et électriques. L'association de plusieurs techniques de caractérisation (diffraction des rayons X, mesures diélectriques, calorimétrie, courant pyroélectrique et cycles d'hystérésis), nous a permis de mettre en évidence, pour la première fois, certaines propriétés de ce composé : le composé PZN transite spontanément d'une phase cubique à une phase rhomboédrique vers la température Tc≈390 K. La transition de phase est étalée. Le caractère ferroélectrique de PZN au-dessous de Tc. La constante diélectrique possède un maximum de l'ordre de 43000 à la température 413 K. Cette température est au-dessus de la température de transition Tc. La valeur élevée de la constante diélectrique confère à ce matériau un fort potentiel d'application industrielle. L'application d'un fort champ électrique dans la direction de la polarisation (111), engendre un état rhomboédrique monodomaine stable au-dessous de 390 k. L'existence d'un fort élargissement de certains pics de Bragg incompatible avec une simple transition cubique rhomboédrique, suppose la présence au-dessous de Tc de distorsions locales de nature monoclinique. La diffraction des rayons X sous champ suivant [001] conforte cette hypothèse.
Author: Maria Sonia Trujillo Tovar Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 140
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Ce travail s'inscrit dans un cadre de recherche plus large concernant des matériaux ferroélectrique relaxeurs à propriétés piézoélectriques qui suscitent une attention considérable, tant de la communauté scientifique que des industriels. La première partie de notre travail concerne la synthèse de couches minces. Nos résultats mettent en évidence la très grande difficulté de synthétiser des couches minces de Na1/2Bi1/2TiO3 par voie chimique. Cette difficulté est directement liée à la chimie complexe au cours du dépôt de bismuth et du sodium. Dans la deuxième partie de notre travail nous nous sommes particulièrement intéressé à la compréhension fondamentale de Na1/2Bi1/2TiO3 pur et dopé au Baryum (NBT-BT). Deux techniques de caractérisation ont été utilisées dans notre travail : d'une part la diffusion Raman et d'autre part la diffusion des rayons X, notamment la diffusion diffuse. Une première étude par diffusion Raman sous pression sur NBT-BT a été effectuée. L'analyse spectrale montre que NBT-BT évolue sous pression en deux régimes : un premier, où la pression force NBT-BT vers la structure de NBT (pc=1,8 GPa) et un deuxième où NBT-BT évolue comme NBT avec une nouvelle transition de phase vers 12 GPa. L'étude par diffusion des rayons X nous a permis de suivre l'évolution structurale en fonction de la composition chimique. En ce qui concerne la structure locale, nous avons mis en évidence que la diffusion diffuse évolue significativement avec la substitution en Baryum. Il est particulièrement intéressant de noter que cete évolution de la diffusion diffuse ne se fait pas uniquement en terme d'intensité mais évolue également dans sa distribution dans le réseau réciproque
Author: Julie Carreaud (Fontaine)., Léonie) Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 210
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We have studied size effects on dielectric and structural properties (X-Ray diffraction, Raman spectroscopy) of the lead-based relaxor system PMN(1-x)PTx with x = 0 (relaxor) ; 0.20 ; 0.35 (morphotropic) and 1 (classical). Sizes studied here are in the range of about 10 nm up to 4microns. Among the elaboration methods used, freeze-drying, citrate-gel and mechanochemical processes for the nanopowder synthesis, powders with the smallest grain size (10-20 nm) were obtained by mechanochemical synthesis. Ceramics with a relative density > 95% and grain size of about 110 nm were prepared by hot pressing and SPS.When diminishing the grain size, we observe: 1) The dielectric maximum decreases and becomes more and more diffuse2) For compounds having a structural phase transition PMN-PT20, PMN-PT35, and PT, the temperature associated with this transition and their structural distortion both decreases. At room temperature, the polarisation of PMN-PT20 rotates in the monoclinic plane Cm to finally reach the rhomboedral R3m direction below ≈ 200 nm with no diminishing in the amplitude of the polarisation. PMN-PT35, with monoclinic structure at micrometric sizes, transforms into a cubic phase at very small size (≈ 15 nm). In PT, by extrapolation of the tetragonal distortion for the lowest grain size, we found a critical grain size of 4 to 10 nm in agreement with the literature values.3) The dielectric behaviour of PMN (relaxor) and PMN-PT35 (ferroelectric) changes:In PMN, the dielectric relaxation decreases and vanishes below a critical size of about 30 nm whereas in PMN-PT35 it appears below ≈ 200 nm.
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Le présent travail porte sur des systèmes chimiques entièrement inédits NaNbO3- (Ba, Ca)SnO3. Les compositions choisies sont donc exemptes de plomb et de tout élément toxique afin de répondre aux normes de protection de l'environnement. Les systèmes étudiés sont susceptibles de présenter des solutions solides continues entre la phase antiferroélectrique NaNbO3 - qui devient aisément ferroélectrique par de faibles substitutions et une phase paraelectrique constituée par le stannate alcalino-terreux. Deux comportements diélectriques différents ont été mises en évidence : ferroélectrique classique et relaxeur. L'ensemble des études effectuées au cours de ce travail confirme que des substitutions cationiques dans le site A ou dans le site B d'une perovskite ABO3 peuvent modifier les propriétés diélectriques du matériau. L'introduction de Sn4+ en site octaédrique favorise un comportement relaxeur. La température de transition peut être modulée en faisant varier la concentration des cations substitués : des matériaux relaxeurs au voisinage de la température ambiante ont ainsi été obtenus.
Author: Jean Daillant Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 3540486968 Category : Science Languages : en Pages : 347
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The reflection of and neutrons from surfaces has existed as an x-rays exp- imental for almost it is in the last technique fifty Nevertheless, only years. decade that these methods have become as of enormously popular probes This the surfaces and interfaces. to be due to of several appears convergence of intense different circumstances. These include the more n- availability be measured orders tron and sources that can over (so reflectivity x-ray many of and the much weaker surface diffuse can now also be magnitude scattering of thin films and studied in some the detail); growing importance multil- basic the realization of the ers in both and technology research; important which in the of surfaces and and role roughness plays properties interfaces; the of statistical models to characterize the of finally development topology its and its characterization from on roughness, dependence growth processes The of and to surface scattering experiments. ability x-rays neutro4s study four five orders of in scale of surfaces over to magnitude length regardless their and also their to ability probe environment, temperature, pressure, etc. , makes these the choice for buried interfaces often probes preferred obtaining information about the microstructure of often in statistical a global surfaces, the local This is manner to complementary imaging microscopy techniques, of such studies in the literature witnessed the veritable by explosion published the last few Thus these lectures will useful for over a resource years.
Author: Ahmedou Idoumou Ould
Author: Ahmedou Idoumou Ould
Author: Maria Sonia Trujillo Tovar
Author: Julie Carreaud (Fontaine)., Léonie)
Author: Abdelhedi Aydi
Author: Jean Daillant