Synthèse et caractérisation de matériaux ferroélectriques relaxeurs à base de Na1/2Bi1/2TiO3 (NBT)

Synthesis and caracterization of relaxors ferroelectrics: Na1/2Bi1/2TiO3 (NBT) - based oxides

• Auteur / Autrice : Maria Sonia Trujillo Tovar
• Direction : Francois Weiss, Jens Kreisel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couches minces

Spectroscopie Raman

Mots clés libres

Nbt

Nbt-Ba

Diffusion diffuse

Ferroélectriques relaxeurs

Résumé

Ce travail s'inscrit dans un cadre de recherche plus large concernant des matériaux ferroélectrique relaxeurs à propriétés piézoélectriques qui suscitent une attention considérable, tant de la communauté scientifique que des industriels. La première partie de notre travail concerne la synthèse de couches minces. Nos résultats mettent en évidence la très grande difficulté de synthétiser des couches minces de Na1/2Bi1/2TiO3 par voie chimique. Cette difficulté est directement liée à la chimie complexe au cours du dépôt de bismuth et du sodium. Dans la deuxième partie de notre travail nous nous sommes particulièrement intéressé à la compréhension fondamentale de Na1/2Bi1/2TiO3 pur et dopé au Baryum (NBT-BT). Deux techniques de caractérisation ont été utilisées dans notre travail : d'une part la diffusion Raman et d'autre part la diffusion des rayons X, notamment la diffusion diffuse. Une première étude par diffusion Raman sous pression sur NBT-BT a été effectuée. L'analyse spectrale montre que NBT-BT évolue sous pression en deux régimes : un premier, où la pression force NBT-BT vers la structure de NBT (pc=1,8 GPa) et un deuxième où NBT-BT évolue comme NBT avec une nouvelle transition de phase vers 12 GPa. L'étude par diffusion des rayons X nous a permis de suivre l'évolution structurale en fonction de la composition chimique. En ce qui concerne la structure locale, nous avons mis en évidence que la diffusion diffuse évolue significativement avec la substitution en Baryum. Il est particulièrement intéressant de noter que cete évolution de la diffusion diffuse ne se fait pas uniquement en terme d'intensité mais évolue également dans sa distribution dans le réseau réciproque

This work lies within the broader scope of research related to so-called relaxor ferroelectrics with currently attract considerable attention from both a fundemental and an application point of view. The first part of this work is related to the synthesis of thin films. Our results highlight the difficulty in synthesizing thin films of Na1/2Bi1/2TiO3 by chemical processes. This difficulty is directly related to a complex chemistry during the deposition of bysmuth and sodium. The second part of our work concerns the fundamental understanding of pure Na1/2Bi1/2TiO3 and NBT doped with Baryum (NBT-BT). Two techniques of characterization have been used in our work: Raman spectroscopy and X-tays scattering, in particular diffuse scattering. We have carried out the first high-pressure study of NBT-BT by Raman scattering. The spectral analysis shows that NBT-BT evolves under pressure in two regimes: a first, where the pressure forces NBT-BT towards the structure of NBT (pc=1,8 GPa) and a second where NBT-BT evolves like NBT with a new phase transition around 12 GPa. The study by X-ray scattering enable us to follow the structural evolution with the chemical composition. With regard to the local structure, we present evidence that the diffuse X-ray scattering evolves significantly with Barium substitution. It is particularly interesting to note that diffuse scattering does not only change in intensity but that its distribution in the reciprocal space does also change notably