Vieillissement non ergodique dans une famille de verres orientationnels (cristaux de tantalate de lithium-potassium)

• Auteur / Autrice : FLORENCE ALBERICI KIOUS
• Direction : PIERRE DOUSSINEAU
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Le tantalate de potassium pur est ce que l'on pourrait appeler un ferroelectrique velleitaire (seules les fluctuations quantiques empechent l'instauration d'un ordre a grande distance a 0 k). Lorsque des ions lithium sont aleatoirement substitues aux ions potassium, ils se placent en positions hors-centre, creant des dipoles locaux dont les orientations se gelent au-dessous d'une temperature de transition vitreuse de l'ordre de 40 k. Le cristal de tantalate de lithium-potassium ainsi forme devient alors un verre orientationnel. Nous realisons des mesures dielectriques sur de tels materiaux. Elles montrent que l'evolution temporelle de leur susceptibilite (cette propriete a pour nom vieillissement) est tres lente et depend fortement de l'histoire thermique des echantillons. Aux temps longs, en particulier, nous obtenons des comportements tres differents selon que le systeme a ete refroidi plus ou moins rapidement. Il y a donc la brisure de l'ergodicite. D'autres histoires plus complexes, telles des trempes, des sauts ou des cycles en temperature, nous permettent de mettre en evidence le role des ions lithium et d'acceder a des comportements etonnants (evolution non monotone de la constante dielectrique apres un saut positif en temperature) qui serviront de base a nos tentatives de comprehension de la veritable nature de la phase de basse temperature de ces cristaux. Chaque fois que possible, des comparaisons avec les resultats d'experiences similaires menees sur des verres de spins sont proposees. Nous avons elabore un modele ou les dipoles de lithium geles creent des champs statiques aleatoires qui genent la croissance des domaines de polarisation formes par les ions du reseau. Une telle interpretation, confirmee par des simulations numeriques, rend bien compte de tous les resultats experimentaux a condition que l'on prenne en compte une distribution des vitesses de croissance des domaines.