Transitions de phase des couches superficielles de l'hematite (102) -fe#2o#3 induites par traitements thermiques : etude en diffraction d'electrons lents (del) et spectroscopie d'absorption x (xas)

par MAUD POLLAK

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de M. GAUTIER.

Soutenue en 1994

à Paris 6 .

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  • Résumé

    Cette these concerne les transitions de phase induites par traitements thermiques dans les couches superficielles de l'hematite (102) -fe#2o#3. Nous avons etudie la structure de surface par diffraction d'electrons lents (del) et sa stoechiometrie par spectroscopie d'electrons auger (aes). Une etude des couches sous-jacentes a ete realisee en spectroscopie d'absorption x (xas). Deux cliches de diffraction ont ete obtenus reversiblement. Un bombardement ionique suivi d'un chauffage sous ultra-vide conduit a une surface (1x2). Un chauffage sous pression d'oxygene permet d'obtenir un cliche de diffraction (1x1). Ces deux surfaces sont obtenues respectivement dans les conditions de stabilite en volume de la magnetite fe#3o#4 et de l'hematite -fe#2o#3. Une diminution du rapport o/fe de l'ordre de 17% est obtenue entre la surface (1x1) et la surface (1x2). La surface (1x1) correspond a la surface ideale stoechiometrique (102) de l'hematite -fe#2o#3. La surface (1x2) est attribuee a la face (001) de la magnetite fe#3o#4 legerement comprimee en surface. L'etude de la transition de phase de surface -fe#2o#3 fe#3o#4 montre que la reduction s'amorce en surface des 450c. Lorsque la temperature augmente la magnetite formee en surface s'etend a l'interieur du materiau dans les couches superficielles. L'etude xas confirme la presence de magnetite sur une centaines d'angstroms, apres chauffage sous ultra-vide a 900c. Elle met en evidence la presence de distances oxygene-oxygene plus courtes a la surface, compatible avec l'interpretation de la surface (1x2). L'etude cinetique de la transition de phase fe#3o#4-fe#2o#3 montre que la transtion s'effectue en volume avec un certain retard par rapport a la surface. Deux mecanismes successifs de reoxydation peuvent etre envisages: la reoxydation de la surface par adsorption de l'oxygene ambiant puis la diffusion d'oxygene depuis la surface vers les couches sous-jacentes. L'inertie de la surface stoechiometrique -fe#2o#3 vis a vis de l'oxygene gazeux pourrait retarder le demarrage du mecanisme de diffusion expliquant le temps d'incubation observe


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  • Détails : 271 P.
  • Annexes : 132 REF.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T Paris 6 1994 425
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