Structure et propriétés physiques d’oxydes de fer à valence mixte SrFe1-x(Sc,Sn)xO3-d

• Auteur / Autrice : Youssef Rizki
• Direction : Jean-Marie Le Breton
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique - Science des Matériaux
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Rouen
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences physiques mathématiques et de l'information pour l'ingénieur (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; ....-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de physique des matériaux (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1996-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Étain

Scandium

Spectroscopie Mössbauer

Magnétorésistance

Matière -- Propriétés

Structure cristalline (solides)

Métaux de transition

Oxydes (minéraux)

Pérovskite

Résumé

Ce travail de thèse porte sur les relations entre structure et propriétés physiques de nouveaux oxydes de métaux de transition à valence mixte de type SrFe1-x(Sc,Sn)xO3-d (M = Sc, Sn). La caractérisation structurale a été effectuée par diffraction X et par microscopie électronique en transmission. La spectrométrie Mössbauer a permis d'accéder aux degrés d'oxydation du fer et à son environnement local. Les propriétés physiques des composés ont été caractérisées par mesures de résistivité avec ou sans champ magnétique appliqué, mesures de susceptibilité magnétique, mesures d'aimantation en fonction du champ magnétique ou de la température. La substitution du fer par un ion trivalent non magnétique tel que le Sc3+ conduit, comme attendu, à une diminution de la teneur en oxygène sans affecter la structure cristalline du composé. Cependant, la substitution est limitée et le composé limite SrFe0,5Sc0,5O2,5 peut être également synthétisé dans une structure chimiquement ordonnée de type brownmillerite. Bien que les propriétés de transport et les propriétés magnétiques soient fortement affectées par une telle substitution, la magnétorésistivité n'est pas significativement modifiée. La substitution du fer par un ion tétravalent tel que le Sn4+ ne permet pas de maintenir constante la teneur en oxygène. Celle-ci augmente avec le taux de substitution. La substitution n'est pas limitée, et un changement de structure est observé pour un taux de substitution supérieur à 0,5 : la structure de la pérovskite n'est plus cubique mais orthothrombique. Toutes les propriétés physiques étudiées (transport, magnétisme, magnétorésistivité) sont significativement influencées par la substitution.

In this thesis, the relationship between structure and physical properties of new transition-metal oxides of the SrFe1-x(Sc,Sn)xO3-d (M = Sc, Sn) type has been investigated. The structural characterization was performed by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. Mössbauer spectrometry has been used to investigate both the oxidation state of iron and its local environment. The physical properties of the compounds were characterized by resistivity measurements with and without applied magnetic field, magnetic susceptibility measurements, magnetization measurements as a function of magnetic field or temperature. The substitution of iron by a nonmagnetic trivalent ion such as Sc3+ leads to a decrease in the oxygen content without affecting the crystalline structure of the compound. However, the substitution is limited and the SrFe0,5Sc0,5O2,5 limit compound can also be chemically synthesized in a brownmillerite ordered structure. Although transport and magnetic properties are strongly affected by such substitution, magnetoresistivity is not significantly altered. The substitution of iron by a tetravalent ion such as Sn4+ cannot maintain constant oxygen content, which increases with the substitution rate. Substitution is not limited, and a structural change is observed for a substitution rate higher than 0. 5. All the physical properties investigated (transport, magnetism, magnetoresistivity) are significantly influenced by the substitution.