Thèse soutenue

Étude des propriétés diélectriques des phases Mn+1AXn par spectroscopie de pertes d'énergies des électrons
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Auteur / Autrice : Noël Haddad
Direction : Lucia Reining
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique des solides. Spectroscopie théorique
Date : Soutenance en 2009
Etablissement(s) : Paris 11
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Résumé

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Les phases MAX sont des carbures et nitrures ternaires dont les propriétés sont intermédiaires entre celles de métaux et de céramiques. Ce travail de thèse a pour objectif de mesurer leur constante diélectrique complexe en fonction de la composition et de l'orientation cristallographique. Les échantillons utilisés sont des monocristaux élaborés en couches minces et des polycristaux massifs. Les mesures ont été effectuées par spectroscopie de perte d'énergie des électrons (EELS) et par l'ellipsométrie V-UV. Les propriétés diélectriques très différentes en fonction de l'orientation du cristal ont été mises en évidence et ont donc confirmé l'anisotropie suggérée par la théorie. L'étude d'autres composés en couches minces tel que Ti2GeC, Ti2SnC dont la synthèse a été réalisée nous a permis d'étudier l'influence des éléments A sur les propriétés diélectriques et optiques de ces matériaux. Un modèle phénoménologique semi-classique de Drude-Lorentz a été utilisé pour reproduire la fonction Ɛ. Après ajustement de ce modèle aux mesures expérimentales, il a été possible d'extraire la densité electronique et d'estimer un temps de relaxation des électrons libres. Les résultats sont en bon accord avec les valeurs publiées et nous permettent de confirmer que la conductivité statique présente une forte anisotropie dans Ti2A1C et Ti2A1N. Enfin, une approche ab initio a été mise en œuvre afin de modéliser les constantes diélectriques complexes. Ces calculs basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité dépendant du temps (TDDFT) reproduisent l'anisotropie de la réponse diélectrique et montrent qu'elle est intimement liée aux champs locaux.