Ferroelectricite et ferroelasticite potentielles dans des cristaux de structures perovskite a basse temperature ou sous haute pression

Potential ferroelectricity and ferroelasticity in perovskite crystals at low temperature or at high pressure

• Auteur / Autrice : ABDELLAH LAHMAR
• Direction : MYRIAM FISCHER
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Ce travail concerne l'etude de l'ordre local et de l'ordre a grande distance dans les perovskites srtio#3 a basse temperature et kznf#3 sous haute pression. Ces deux perovskites presentent potentiellement l'instabilite ferroelectrique. L'instabilite ferroelastique n'est potentielle que dans kznf#3. L'etude de l'ordre local de srtio#3 a basse temperature a ete effectuee par spectroscopie d'absorption x au seuil k du titane. Nous avons mis en evidence deux anomalies dans le comportement thermique du pseudo-facteur de debye-waller (pfdw) du couple d'atomes ti-o. L'une faible a 105k correspond a la transition de phase cubique-quadratique, l'autre plus importante a l'entree du regime paraelectrique quantique aux alentours de 31k est accompagnee d'une augmentation de l'amplitude du signal exafs pour les faibles vecteurs d'ondes. Cette derniere anomalie ne correspond ni a une modulation incommensurable de la distance ti-o ni a une forte anharmonicite dans la vibration ti-o. Elle pourrait etre engendree par une forte distorsion des orbitales moleculaires accompagnee d'une modification du facteur de retrodiffusion. La possibilite d'une oscillation par effet tunnel des ions oxygene dans le plan (a,b) est a rapprocher de cette anomalie. L'etude de l'ordre a grande distance a basse temperature a ete effectuee par des mesures ultrasonores dans un echantillon rendu monodomaine par une pression uniaxiale au passage de la transition de phase a 105k. Nous avons montre, a la difference des resultats obtenus en diffusion brillouin, que les constantes elastiques c#4#4 et c#3#3 ne presentent aucune anomalie au voisinage de 31k que la pression soit maintenue ou non. Le ramollissement sous contrainte uniaxiale de la constante elastique c#4#4 quand la temperature decroit a ete attribuee a l'existence de l'instabilite ferroelectrique qui apparait a basse temperature au dessus d'une pression critique de l'ordre de 0. 06gpa. L'etude de kznf#3 en fonction de la pression a ete effectuee par spectroscopie d'absorption x et par diffraction x de la pression atmospherique a 37gpa. Les experiences de diffraction x ont montre que cette perovskite garde la symetrie cubique jusqu'a 20gpa. L'evolution du volume de la maille cubique en fonction de la pression a permis de determiner le module d'incompressibilite isotherme b#0 = 80gpa et sa derivee par rapport a la pression b#0 = 6. 5. Pour les pressions superieures a 20gpa, un dedoublement des raies de diffraction a ete observe correspondant a une transition de phase cubique - quadratique. Cette transition de phase a ensuite ete etudiee par spectroscopie d'absorption x au seuil k du zinc. Ces experiences ont montre une augmentation du (pfdw) du couple d'atome zn-f du a l'augmentation du desordre statique, augmentation attribuee a la rotation alternee des octaedres znf#6. Les mesures des distances zn-f dans la phase quadratique combinees aux mesures de diffraction x nous ont permis de determiner l'evolution de l'angle de rotation en fonction de la pression.