Etude de films minces de structure type Ruddlesden-Popper par épitaxie combinatoire
Auteur / Autrice : | Morgane Lacotte |
Direction : | Wilfrid Prellier, Daniel Chateigner |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie des matériaux |
Date : | Soutenance en 2015 |
Etablissement(s) : | Caen |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale structures, informations, matière et matériaux (Caen ; 1992-2016) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (Caen ; 1996-....) |
Jury : | Président / Présidente : Philippe Lecoeur |
Examinateurs / Examinatrices : Wilfrid Prellier, Daniel Chateigner, Philippe Lecoeur, Maryline Guilloux-Viry, Philippe Thomas, Sylvain Marinel | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Maryline Guilloux-Viry, Philippe Thomas |
Mots clés
Résumé
Les films minces d’oxydes de métaux de transition font l’objet de nombreuses études, en raison de leurs applications potentielles variées. Néanmoins, nombre de ces recherches ont été entreprises avec des substrats monocristallins classiques, d’orientations typiques (100), (001) ou encore (110), représentant une fraction infime de l’espace des orientations. Nous avons donc développé une approche innovante, appelée « épitaxie combinatoire », pour laquelle chaque film est déposé à la surface d’un substrat céramique polycristallin poli. Chaque grain peut ainsi être considéré comme un monocristal d’orientation particulière, donnant une infinité d’orientations à la surface d’un même échantillon. Ce travail de thèse présente l’étude de matériaux appartenant au premier terme de la série de Ruddlesden-Popper, de formule générale A2BO4, et présentant une structure dérivée de la pérovskite. La synthèse de substrats de Sr2TiO4, l’optimisation du dépôt de films minces de Ca2MnO4 et de Nd2NiO4 par ablation laser pulsé, et la caractérisation des relations d’orientation (ORs) film-substrat sont détaillées. En plus d’une croissance grain sur grain des films sur les substrats, deux ORs majeures sont mises en évidence. L’épaisseur du film, sa composition, mais aussi la contrainte induite par le substrat présentent une influence sur ces ORs, et donc sur la texture des films, ce qui peut être expliqué par des considérations cinétiques et thermodynamiques. Ce travail démontre donc le potentiel de l’épitaxie combinatoire, à savoir la compréhension et la prédiction du comportement de films minces d’oxydes complexes déposés sur des substrats isostructuraux.