Barrière de potentiel aux joints de grains dans une céramique conductrice : cas du titanate de strontium

Grain boundary layer in conductive ceramics : case of strontium titanate

• Auteur / Autrice : René-Louis Perrier
• Direction : Yves Quéré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1987
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Alexandre Revcolevschi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alexandre Revcolevschi, Jean-François Baumard, Jacques-Pierre Joffrin, Philippe Gaucher, Yves Quéré
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alexandre Revcolevschi, Jean-François Baumard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Permittivité

Joints de grains

Mots clés libres

Titanate de Strontium

Céramique conductrice

Résumé

Des céramiques de titanate de strontium ont utilisées de manière industrielle pour fabriquer des condensateurs. Dans ce matériau les joints et leurs voisinages sont rendus électriquement isolant au sein d'une céramique conductrice par un traitement de diffusion succédant au cycle de frittage ; il est ainsi possible d'obtenir une céramique de constante diélectrique apparente exceptionnelle avec une bonne tenue sous tension. Nous essayons dans cette thèse de comprendre les mécanismes de formation et de fonctionnement de cette barrière isolante. Nous proposons un mécanisme original de formation de la zone isolante par recristallisation aux joints de grains d'une phase fondue, à partir de la surface des grains, dans une structure cristallographique proche de la structure pérovskite. Nous observons ces zones par microscopie électronique (STEM) et nous en évaluons la composition par les moyens puissants d’analyse locale qui y sont associés. Le fonctionnement de la barrière est abordé par une analyse détaillée du comportement de la permittivité apparente du matériau en fonction de la fréquence, de la température et de la tension de polarisation. Des niveaux profonds associés à des défauts du réseau cristallin au voisinage du grain sont mis en évidence le rôle des niveaux d'interfaces sur la tenue sous tension est souligné. Un modèle de barrière est décrit pour approcher au mieux le fonctionnement des condensateurs à barrière aux joints de grain.