Etude par diffraction neutronique sur poudres des relations entre les proprietes structurales, electriques et magnetiques de manganites et de ferrites de metaux de transition. Etude de la structure cristalline et magnetique de fealo#3

par EL HASSANE EL BADRAOUI

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de J.-L. BAUDOUR.

Soutenue en 1996

à Toulon .


  • Résumé

    Les manganites mn#2#-#xm#xo#4 et les ferrites fe#2#-#xm#xo#4 de metaux de transition a structure spinelle (ou m represente ni, cu, co. . . Ou une combinaison de ces elements) presentent un interet considerable tant au niveau fondamental qu'au niveau des applications pour la fabrication de thermistances a coefficient de temperature negatif (manganites) et de disques d'enregistrement magneto-optique (ferrites). Les proprietes electriques et magnetiques de ces materiaux dependent fortement de la structure, de la composition et des traitements thermiques. Ces relations ont ete etudiees par diffraction et diffusion diffuse de neutrons. La determination de la distribution cationique dans les manganites de nickel-cuivre a montre que l'augmentation de la conductivite electrique avec la teneur en cuivre dans ces composes est due probablement a l'allongement de la portee des sauts electroniques, lie a la participation du cuivre divalent au mecanisme de conduction electrique. L'etude de l'ordre a courte distance dans les manganites de nickel a permis de determiner les coefficients de warren-cowley a partir de l'intensite de la diffusion diffuse de neutrons. Cette etude associee a la determination de la distribution cationique par diffraction neutronique a montre que le recuit de metallisation a 850c, necessaire a la mise en place des electrodes des thermistances, provoque une modification de la distribution cationique, et diminue l'ordre a courte distance. Ces deux effets augmentent la conductivite electrique. Apres avoir etabli une expression de la conductivite prenant en compte l'ordre a courte distance, les contributions a la variation de conductivite de chacune de ces deux modifications ont ete evaluees. Cette etude a aussi permis d'ecarter dans les manganites de nickel toute relation entre la structure et le vieillissement (derive de resistivite dans le temps sous contrainte thermique a 125c). Les mesures de diffraction neutronique combinees a celles de la spectroscopie mossbauer sur les manganites de fer ont mis en evidence un autre mecanisme de vieillissement par migration cationique entre les sous-reseaux tetraedrique et octaedrique de la structure spinelle. L'etude de la structure cristalline et magnetique des ferrites de cobalt-manganese co#0#,#9#3#6mn#0#,#3#5#5fe#1#,#6#6#5 #0#,#0#4#4o#4 par diffraction neutronique n'a revele aucune difference structurale entre les echantillons trempes et refroidis lentement bien que ceux ci presentent des champs coercitifs tres differents. Elle a montre que cette difference ne peut avoir qu'une origine locale. L'etude de la structure magnetique de ces echantillons par diffraction neutronique a mis en evidence une structure ferrimagnetique colineaire. La structure cristalline et magnetique de la phase orthorhombique de fealo#3 a ete determinee par diffraction neutronique a 298 k et 30 k. La maille contient 4 sites metalliques distincts: trois sites octaedriques (fe#1,fe#2,al#2) et un site tetraedrique (al#1), occupes simultanement par le fer et l'aluminium en porportions differentes, et 6 sites d'oxygene. La piezoelectricite est attribuee a l'arrangement des liaisons des atomes metalliques localises sur les sites tetraedriques (al#1) qui presentent des liaisons (al#1-o#4) quasiment paralleles (a 4) a l'axe polaire piezoelectrique c, le plus long de la maille. La structure magnetique de ce compose est ferrimagnetique colineaire a deux sous-reseaux a#1=fe#1+al#1 et a#2=fe#2+al#2, l'axe a etant l'axe de facile aimantation. Les moments magnetiques des sites metalliques equivalents de fe#1, fe#2, al#1 ou al#2, forment des modes ferromagnetiques ; ces differents modes sont couples antiparallelement +-+-+

  • Titre traduit

    A study by powder neutron scattering of the relations between structural, electrical and magnetic properties in transition metal manganites and ferrites. Cristal and magnetic structure of fealo#3


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Informations

  • Détails : 165 P.
  • Annexes : 122 REF.

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