Synthèse et propriétés électriques de céramiques nanocristallines de TiO2 anatase

par Alicia Weibel

Thèse de doctorat en Physique et science de la matière. Science des matériaux

Sous la direction de Philippe Knauth et de Renaud Bouchet.

Soutenue en 2004

à Aix-Marseille 1 , en partenariat avec Université de Provence. Section sciences (autre partenaire) .


  • Résumé

    La synthèse de céramiques nanocristallines par frittage sous charge a été optimisée afin d’obtenir des échantillons de haute densité relative (>90%) et de faible taille de grains (~30nm). Les analyses dilatométriques mettent en évidence deux mécanismes de frittage qui dépendent de la taille des grains et de la température : déformation super-plastique des nanoparticules et diffusion aux interfaces. Les expériences de dopage (Zn2+, Nb5+, Al3+, Si4+) indiquent un rôle important de la ségrégation aux interfaces sur la densification. Des études EXAFS ont montré la ségrégation du zinc et la dissolution du niobium. Les propriétés électriques des céramiques d’anatase sont bien dépendantes de la taille des grains. Alors que les échantillons microcristallins se comportent toujours comme des semi-conducteurs de type n, un plateau de conductivité à haute P(O2) indique un domaine de conduction ionique pour la céramique nanocristalline. Les expériences de dopage semblent confirmer cette hypothèse.

  • Titre traduit

    Synthesis and electrical properties of TiO2 anatase nanocrystalline ceramics


  • Résumé

    The processing of nanocrystalline ceramics by the hot-pressing technique was optimized to give samples with high relative density (>90%) and small grain size (~30nm). Dilatometric studies reaveal two mechanisms, depending on grain size and temperature ranges: superplastic deformation of nanoparticles and interface diffusion. Doping experiments (Zn2+, Nb5+, Al3+, Si4+) indicate an important role of interface segregation on the densification. EXAFS studies showed clear zinc segregation and niobium dissolution. The grain size dependence of electrical properties of anatase ceramics is studied. Whereas microcrystalline samples behave always as n-type semi-conductor, a conductivity plateau at large P(O2) indicates a domain of ionic conduction in the nanocrystalline ceramic. Doping experiments seem consistent with this hypothesis.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (160 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chaque chapitre

Où se trouve cette thèse ?