Proprietes dielectriques locales et structure atomique des parois de domaines ferroelectriques dans le titanate de baryum

par LAURENT NORMAND

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Alain Thorel.

Soutenue en 1996

à l'ENSM PARIS .

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  • Résumé

    L'utilisation des ceramiques a base de titanate de baryum en tant que dielectrique dans les condensateurs multicouches necessite une modification de leurs proprietes en temperature. Cette modification est faite par l'ajout de dopants (niobium et cobalt) et doit etre controlee par des conditions de frittage particulieres. En choisissant une serie d'echantillons de batio 3 dopes, nous avons cherche a comprendre l'origine de la stabilite en temperature des proprietes dielectriques de ces ceramiques. Pour ce faire, en plus d'une caracterisation macroscopique des materiaux (en microscopie optique, drx, meb, wds et mesure de permittivite), nous avons developpe une methodologie originale qui s'appuie sur la microscopie electronique en transmission et les techniques qui y sont associees (haute resolution et spectrometrie de pertes d'energie des electrons notamment) : elle permet d'une part de separer les mecanismes de polarisabilite a basse frequence (lies a la mobilite des parois de domaines ferroelectriques) et a haute frequence (liee a la structure de bandes), et d'autre part de caracteriser, a l'echelle de quelques nanometres, la microstructure, la composition chimique et les proprietes dielectriques. Avec une variation du taux de dopage, nous avons pu reveler l'apparition d'inhomogeneites chimiques locales et montrer leur importance sur les proprietes dielectriques. Nous avons egalement mis en evidence la modification de la structure atomique des parois de domaines ferroelectriques, determinante pour la mobilite des parois et les mecanismes a basse frequence. Enfin, nous avons egalement mis en evidence la modification de la fonction dielectrique a tres haute frequence due a une evolution de la structure de bandes avec l'addition de dopants. Cette methodologie et les logiciels developpes ici nous ont permis de mieux apprehender la fonctionnalite utile du titanate de baryum, notamment en s'affranchissant des effets de moyenne lies aux mesures sur echantillon massif. Ils permettent d'envisager une modelisation predictive du comportement d'un dielectrique en vue du controle et de l'optimisation des performances des condensateurs multicouches.

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Informations

  • Détails : 302 p.
  • Annexes : 92 ref.

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