Diffraction des rayons x et microstructure en domaines ferroelectriques : cas de batio#3

par CAROLE VALOT ODOT

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de J.-C. NIEPCE.

Soutenue en 1996

à Dijon .

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  • Résumé

    La diffraction des rayons x par les materiaux polycristallins, technique d'investigation de la matiere deja extremement riche, offre une possibilite nouvelle: l'etude et le suivi de la microstructure en domaines dans les materiaux ferroelectriques. Les grains monocristallins d'un materiau ferroelectriques sont divises en domaines de polarisation uniforme dont l'arrangement antiparallele et perpendiculaire minimise la deformation et l'energie electrostatique. Cet arrangement depend du conditionnement du materiau (monocristal, poudre, ceramique) et est influence par les contraintes physiques externes telles que la temperature, le champ electrique ou la pression. Des experiences de diffraction des rayons x in situ, dans lesquelles le materiau est sollicite par les contraintes physiques, temperature ou champ electrique, qui forcent la microstructure a evoluer, ont montre que cette microstructure en domaines ferroelectriques laisse des empreintes dans le diagramme de diffraction du materiau. Ainsi, l'etude de l'evolution des parametres classiques definissant une raie de diffraction (position, intensite, profil) en fonction de la temperature et du champ electrique, a permis d'acceder a de nombreuses informations sur le caractere ferroelectrique de batio#3 et sa microstructure en domaines. Les empreintes les plus importantes sont: l'evolution des intensites relatives des raies associees avec le champ electrique qui traduit l'etat de polarisation du materiau, l'evolution des largeurs des raies avec la temperature qui montre que les murs de domaines a 90 contribuent a l'elargissement des raies en tant que microdistorsions de reseau particulieres. De plus, le diagramme de diffraction de batio#3 possede une particularite jusqu'alors mal expliquee: il existe de l'intensite diffractee supplementaire entre les raies associees d'un doublet. Plusieurs possibilites d'interpretation proposees n'ont cependant pas pu justifier entierement les profils de diffraction observes. Nous avons montre, d'une part, par les experiences de diffraction in situ, en temperature et sous champ, que cette intensite diffractee supplementaire entre les raies d'un doublet est, elle aussi, une empreinte de la microstructure en domaines, d'autre part que cette particularite est coherente dans tout le diagramme de diffraction et qu'elle se presente sous la forme d'un plateau d'intensite entre les deux raies. Ainsi, nous avons pu proposer une description du mur de domaine a 90, validee par un calcul theorique, qui justifie entierement cette intensite diffractee supplementaire entre les raies d'un doublet. Le mur de domaines doit etre vu comme une zone de raccordement entre les deux domaines a 90 adjacents et non comme un simple plan de macle. A l'interieur du mur, une evolution continue du reseau cristallin fait passer du reseau de l'un des domaines a celui de l'autre domaine. L'intensite du plateau traduit a la fois la densite et l'epaisseur des murs de domaines a 90


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  • Détails : 271 P.
  • Annexes : 93 REF.

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