Etude sous pression et temperature des transitions de phase de knbo3 par spectroscopie raman, diffractions x et neutrons

par DOMINIQUE GOURDAIN

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de PHILIPPE PRUZAN.

Soutenue en 2001

à Paris 6 .

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  • Résumé

    A pression ambiante, le niobate de potassium knbo 3, de la famille des perovskites, est un materiau ferroelectrique qui se polarise spontanement en-dessous de la temperature de curie. En temperature croissante, ce compose presente la succession de transitions de phase du 1 e r ordre : rhomboedrique (ferroelectrique) orthorhombique (ferroelectrique) tetragonale (ferroelectrique) cubique (paraelectrique). L'ion central nb occupe un site determine dans la phase rhomboedrique, le cristal est ordonne ; dans les autres phases, il est desordonne car le potentiel de l'ion nb est respectivement a 2,4 et 8 sites. Sous l'effet de la pression, ce desordre translationnel entraine la decroissance des temperatures de transition. Le diagramme de phase (p,t) de knbo 3 a ete determine par des methodes de dynamique vibrationnelle et structurales dans le domaine de temperature compris entre 20 et 700 k et pour des pressions allant jusqu'a 40 gpa. Par spectroscopie raman sur monocristaux, nous avons caracterise les domaines de stabilite des differentes phases et delimite entre celles-ci des zones de coexistence de phases. La reversibilite et l'absence de cinetique des transformations ont ete controlees. Dans la phase cubique, en pression croissante et a basse temperature, nous avons observe un accroissement de l'activite raman du 1 e r ordre normalement interdite. A l'approche de la transition ferro-paraelectrique, certains modes to de basse frequence ont un comportement de modes quasi-mous, impliquant des coefficients de gruneisen negatifs. Dans le diagramme de phase, cette transition est une ligne concave. Les mesures par diffraction de rayons x en dispersion angulaire et de neutrons sur poudre ont ete realisees respectivement a l'esrf et a isis. Les resultats ont confirme les lignes de transitions de phase obtenues par raman. La determination des parametres de reseau nous a permis de deduire la compressibilite du materiau a differentes temperatures. Le coefficient de dilatation negatif obtenu au dessus de 2 gpa est coherent avec le signe negatif des parametres de gruneisen. La connaissance thermodynamique de ce type de compose est completee par la construction d'une equation d'etat (p, v, t) en utilisant l'equation d'etat de murnaghan. Depuis ces dernieres annees, les perovskites simples (abo 3) et complexes (am xb 1 - xo 3) sous forme de ceramiques ou de couches minces connaissent un fort developpement technologique. D'un point de vue fondamental, ce travail fournit des informations sur les etats du materiau sous conditions extremes. Une correlation x,p a ete faite, donnant ainsi une ouverture pour la representation a l'atmospherique d'effets observes sous pression.

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Informations

  • Détails : 266 p.
  • Annexes : 120 ref.

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  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : PMC RT P6 2001
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