Elaboration et caractérisation des composites multiferroïques pérovskite /spinelle avec deux types de connectivités : (0-3) et nanofibres core-shell

Design and characterization of multiferroic composites spinel / perovskite with (0-3) and core shell nanofiber connectivities

• Auteur / Autrice : Youness Hadouch
• Direction : Mimoun El Marssi, Yaovi Agbeko Gagou, Daoud Mezzane
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique Physique de la Matière Condensée-25DPH3
• Date : Inscription en doctorat le 15/01/2021
• Etablissement(s) : Amiens en cotutelle avec Université Cadi Ayyad
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique de la matière condensée (Amiens)

Mots clés

Mots clés libres

Couplage magnétoélectrique

Nanofiberes core-shell

Electrospinning

Ferromagnétique

Ferroélectrique

Sol-gel auto combustion

Magnetoelectric coupling

Core-shell nanofibers

Electrospinning

Ferromagnetic

Ferroelectric

Sol-gel self combustion

Résumé

Les multiferroïques présentent une nouvelle génération de matériaux multifonctionnels possédant des ordres magnétiques, électriques et élastiques et qui peuvent coexister dans la même phase. Ces matériaux ont attiré l'attention des chercheurs grâce à la variété de leur domaine d'applications (Transducteurs, détecteur magnétiques, dispositifs spintroniques etc.). Lorsqu'un champ magnétique (ou électrique) est appliqué, ces matériaux peuvent être polarisés (ou aimantés). Cette interaction est connue par le couplage magnétoélectrique (ME) .Les matériaux multiferroïques ont été présenté pour la première fois sous une seule phase tel que les composés de bismuth, les terres rares, les solutions solides de pérovskites, les phosphates, les fluorides etc. Ils sont appelés les multiferroïques intrinsèques . Cependant, ces composés connaissent quelques inconvénients : ils sont multiferroïque à basse température ; ils ont une très faible réponse ferroélectrique et / ou ferromagnétique et des faibles valeurs de la constante de couplage ME. Dans ce cadre, le développement des matériaux multifonctionnels a conduit à la fabrication de matériaux multiferroïques artificiels présentant une phase ferromagnétique et l'autre ferroélectrique, ayant différents types de connectivité à savoir, les composites de type 0-3, 3-0, les composites laminés de type 2-2 ou de type core@shell. Parmi les multiferroïques les plus utilisés ayant un facteur de couplage ME important, on peut citer le composite PZT/NiFe2O4 avec PZT qui représente une phase ferroélectrique et NiFe2O4 comme phase ferromagnétique. Or, le PZT fait maintenant face à une restriction rigoureuse vu la toxicité du Pb, d'où la nécessité de développer des matériaux sans plomb. L'objectif principal de ce sujet de thèse est de : -Elaborer des composites multiferroïques sous différentes formes (céramique, film et super réseau)par les méthodes solide-solide, Sol-gel et hydrothermal afin d'avoir un meilleur couplage magnétoélectrique ; -Réaliser une étude structurale, électrique et magnétique ; -Déterminer les coefficients électrocaloriques, magnétoélectriques et magnétocaloriques des différents matériaux élaborés.

Multiferroices present a new generation of multifunctional materials with magnetic, electrical and elastic orders that can coexist in the same phase. These materials attracted the attention of the researchers thanks to the variety of their field of applications (transducers, magnetic detectors, spintronic devices, etc.). When a magnetic (or electric) field is applied, these materials can be polarized (or magnetized). This interaction is known by magnetoelectric effect (ME). Multiferroic materials were presented for the first time in a single phase such as bismuth compounds, rare earths, perovskite solid solutions, phosphates, fluorides etc. They are called intrinsic multiferroics. However, these compounds have some drawbacks: they are multiferroic at low temperature; they have a very low ferroelectric and/or ferromagnetic response and low values of the ME coupling constant. In this context, the development of multifunctional materials has led to the manufacture of artificial multiferroic materials with a ferromagnetic phase and the other ferroelectric, having different types of connectivity namely, type 0-3 type composites, 3-0, 2-2 or core@shell composites. Among the most widely used multiferroices with an important ME coupling factor, the PZT/NiFe2O4 composite with PZT which represents a ferroelectric phase and NiFe2O4 as a ferromagnetic phase. However, the PZT now faces a strict restriction given the toxicity of Pb, hence the need to develop lead-free materials. The main objective of this thesis topic is to: -Elaborate multiferroic composites in different forms (ceramic, film and super network) using solid-solid, Sol-gel and hydrothermal methods to have better magnetoelectric coupling; -Realize a structural, electrical and magnetic study; -Determine the electrocaloric, magnetoelectric and magnetocaloric coefficients of the various materials developed.