Étude des mécanismes physiques à l'origine de la permittivité colossale observée dans certaines céramiques

par Chafé Cheballah

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Zarel Valdez Nava et de Lionel Laudebat.

Soutenue en 2012

à Toulouse 3 .

  • Titre traduit

    Study of physical mecanisms responsible for colossal dielectric permitivity observed in some ceramics


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    Ces dernières années, des matériaux céramiques présentant une permittivité relative colossale ont été découverts. Les premiers travaux de recherche ont montré qu'une forte corrélation existe entre les propriétés électriques et la structure de ces matériaux. Ainsi, plusieurs types de caractérisations électriques ont été entrepris. La mesure par spectroscopie d'impédance est, de loin, la plus utilisée ; elle a permis à partir d'une modélisation par des circuits électriques équivalents d'avancer quelques hypothèses sur une polarisation interfaciale. Jusqu'à présent, ces interprétations sont toujours sujet à discussion et aucun modèle ne tient en compte toutes les propriétés connues pour ces matériaux, plus particulièrement, une réponse directionnelle (non symétrique) par rapport au champ électrique. L'enjeu de ce travail est de savoir s'il y a une relation entre toutes les caractéristiques de ces matériaux et d'avoir une explication par des mécanismes physiques les plus simples possibles de l'origine de la permittivité colossale. Des travaux antérieurs ont montré l'importance des effets d'interfaces dans ces matériaux à permittivité colossale, qu'ils soient associés à leurs contacts avec les électrodes métalliques, ou bien à une non homogénéité électrique entre les grains et les joints de grains qui les constituent. Afin de comprendre quelles sont les interfaces qui contrôlent les comportements de ces matériaux, et spécialement leur réponse non symétrique, un panel de caractérisations électriques ont été effectuées ; aussi bien à l'échelle macroscopique (pastille du matériau métallisé) qu'à un niveau local de grains et joints de grains individuels ; avec un soin particulier à la qualité des mesures (conditions, reproductibilité. . . Etc). Les résultats de ce panel élargi de caractérisations sont analysés et confrontés aux modèles existants dans la littérature afin d'améliorer ou de proposer un nouveau modèle qui décrit le plus complètement possible ce type de matériaux. Les caractérisations électriques du CCTO (CaCu3Ti4O12) ont montré des propriétés différentes de celles des matériaux diélectriques classiques, notamment la nonsymétrie et la " faible résistivité " qui mènent à reconsidérer la nature diélectrique de ce type de matériaux. Une caractérisation capacité-tension (C-V) utilisé habituellement pour caractériser les matériaux semi-conducteurs a révélé une structure de type Métal/Isolant/Semi-conducteur au contact matériau/électrodes. Une telle structure arrive à corréler les différents comportements électriques du matériau et à expliquer l'origine de la permittivité colossale apparente observée dans ces matériaux.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (132 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 123-132

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2012 TOU3 0173
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