Etude de céramiques et de couches minces ferroélectriques en vue d'applications en électronique

par Helmi Abdelkefi

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Gabriel Vélu et de Hamadi Khemakhem.

Soutenue en 2007

à Littoral en cotutelle avec l'Université de Sfax .


  • Résumé

    Ce travail concerne dans une première partie la synthèse et la caractérisation de nouveaux matériaux ferroélectriques de structure pérovskite (ABO3) dérivés du titanate de baryum (BaTiO3). Deux types de substitutions ont été étudiées, la première en site A (BaxSr1-x TiO3), la seconde en sites A et B (Ba1-xNaxTi1-xNbxO3). Les céramiques étudiées présentent en outre d’autres caractéristiques telles qu’un comportement de type relaxeur ferroélectrique et/ou pyro-électrique. L’ensemble des résultats décrits dans cette thèse constitue une contribution à l’étude des matériaux ferroélectriques classiques et/ou relaxeurs dérivés de BaTiO3. Ils ont montré la grande variété des paramètres sur lesquels il est possible d’agir afin d’optimiser les compositions en vue d’applications à l’électronique. En particulier la température Tm correspondant au maximum de la valeur de la constante diélectrique peut être ajustée au voisinage de 20°C. La deuxième partie de ce travail concerne l’étude des propriétés électriques en fonction de la température et de la fréquence de la solution solide BaxSr1-x TiO3 (BST) obtenue à partir des compositions BaTiO3et SrTiO3. Les transitions thermiques observées pour cette solution ont été déterminées par calorimétrie différentielle à balayage (DSC). Les mesures diélectriques sont en accord avec les mesures de DSC pour la détermination de la température de Curie Tc. L’ensemble des mesures montre que les céramiques BST présentent un comportement ferroélectrique classique et les anomalies diélectriques (pics) observées en fonction de la température caractérisent la transition de phase ferroélectrique-paraélectrique. L’évolution de la tangente de pertes tgδ en fonction de la température montre aussi un pic à la température Tc. Une étude similaire sur des couches minces déposées sur silicium par méthode sol-gel permet de comparer les propriétés ferroélectriques des films BST avec celles des céramiques.

  • Titre traduit

    Study of ferrelectric ceramics and thin films for electronic applications


  • Résumé

    This work relates to in a first part the synthesis and the characterization of new materials ferroelectric of structure perovskite (ABO3) derived from barium titanate (BaTiO3). Two types of substitutions were studied, the first in site A (BaxSr1-x TiO3), the second in sites A and B (Ba1-xNaxTi1-xNbxO3). Studied ceramics shows moreover other characteristics such as a behavior of the relaxor type ferroelectric and/or pyroelectric. The whole of the results described in this thesis constitutes a contribution to the study of classical ferroelectric materials and/or relaxeurs derived from BaTiO3. They showed the large variety of the parameters on which it is possible to act in order to optimize the compositions for electronic applications. In particular, the temperature Tm corresponding to the maximum of the value of the permittivity can be adjusted in the vicinity of 20°C. The second part of this work relates to the study of the electric properties according to the temperature and the frequency of the solid solution BaxSr1-x TiO3 (BST) obtained starting from the compositions BaTiO3 and SrTiO3. The thermal transitions observed for this solution were determined by differential scanning calorimetry (DSC). Dielectric measurements are in agreement with measurements of DSC for the determination of the Curie temperature Tc. The whole of measurements shows that ceramics BST presents a classical ferroelectric behavior and the dielectric anomalies (peaks) observed according to the temperature characterize the ferro-paraelectric transition phase. The thermal evolution of the tangent of losses tgδ shows also a peak at the temperature Tc. A similar study on thin films deposited on silicium by Sol-Gel method makes it possible to compare the ferroelectric properties of BST films with those of ceramics.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (175 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f.165-170

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  • Bibliothèque : Université du Littoral-Côte d'Opale (Calais, Pas-de-Calais). Bibliothèque. Section Sciences.
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