Propriétés structurales et électroniques de couches minces liées aux interfaces entre perovskites

Structural and electronical properties of thin films related to the interfaces between perovskites

• Auteur / Autrice : Adrian David
• Direction : Wilfrid Prellier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Caen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxydes

Couches minces

Dépôt par laser pulsé

Microstructure (physique)

Matériaux -- Microscopie

Matière -- Propriétés

Résumé

Les oxydes sont l’objet de nombreuses études dans le domaine de la chimie des matériaux. Leur synthèse sous forme de films minces permet d’obtenir des matériaux qui ne peuvent être stabilisés par des voies de synthèse classiques. Ces films minces peuvent alors présenter des propriétés structurales et physiques originales par le contrôle des interactions électroniques aux interfaces. C’est dans cette thématique, à la frontière entre la chimie du solide, la physico-chimie des interfaces et la matière condensée, que s’inscrit ce travail de thèse. Les recherches se sont focalisées sur la croissance et les caractérisations physiques, structurales et microstructurales de films minces d’oxydes fonctionnels. Dans cette optique deux systèmes ont été étudiés. Premièrement, la synthèse et la caractérisation du composé BiCrO3 , placé dans le contexte des matériaux multiferroïques dans la lignée des composés BiMnO3 et BiFeO3, sont décrites. Une étude microstructurale réalisée par microscopie électronique en transmission a révélé la coexistence de plusieurs formes cristallographique dans la même phase. Deux phases ont été identifiées comme étant les phases haute et basse température déjà décrites dans le matériau massif. Une troisième phase non répertoriée est décrite comme étant une phase d’adaptation générée par les contraintes du substrat. Une deuxième partie est consacrée à l’étude du système LaVO3/SrVO3 synthétisé sous forme de super-réseau, dont la description du protocole de croissance a fait l’objet d’une attention particulière. Il s’agit d’un système électronique fortement corrélé qui peut présenter un comportement conducteur dans certaines conditions de synthèse. Les films ont aussi montré un comportement ferromagnétique inattendu. Ces deux études sont basées sur une étude structurale poussée qui a permis la compréhension des mécanismes de propriétés physiques intéressantes.

Oxides are the subject of numerous studies in the field of the chemistry of materials. The synthesis of thin films can lead to materials which can not be stabilized using classical ways of synthesis. Those materials can present original physical and structural properties resulting from the control of the electronical interactions at the interfaces. This thesis is at the boundary between solid chemistry and condensed matter. The manuscript is focused on the synthesis, the microstructure and the physical properties of functional oxide thin films. Two different studies are described. First the synthesis and the characterization of the BiCrO3 compound are studied. This material is placed in the context of the multiferroic compounds as BiFeO3 and BiMnO3. A microstructural study realised by transmission electronic microscopy revealed the presence of several crystallographic forms in the same phase. Two phases are identified as the high and low temperature phases described in the bulk. A third variant, unidentified yet, is presented as an adaptation phase generated by the substrate induced strains. A second is devoted to the study of the LaVO3/SrVO3 system, synthesized in the form of superlattices. This system is strongly correlated and it can present a metallic behaviour according to the synthesis conditions. The thin films show an unexpected ferromagnetic behaviour. Those two studies are based on a complete structural study which allows the understanding of the mechanism of interesting physical properties.