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Claudette Mansour

Couches minces ferroélectriques sans plomb élaborées par des méthodes sol-gel modifiées

Publié le 18 mai 2021
Thèse soutenue le 18 mai 2021 pour obtenir le grade de docteur de la Communauté Université Grenoble Alpes - Spécialité : Physique des matériaux

Résumé :
Les matériaux ferroélectriques sans plomb ont suscité un intérêt scientifique significatif au cours de la dernière décennie, principalement pour leurs excellentes propriétés piézoélectriques et pyroélectriques qui permettent des applications pour la détection, les mémoires ferroélectriques, les dispositifs accordables aux micro-ondes et la récupération d'énergie. Les méthodes basées sur des solutions chimiques présentent de nombreux avantages tels qu'une production flexible à grande échelle à faible cout et à la formation de films minces homogènes, ce qui est important pour améliorer les performances et la stabilité des dispositifs. Bien que cette technique soit couramment utilisée pour la synthèse de couches minces ferroélectriques, les mécanismes physiques fondamentaux régissant la formation de couches minces inorganiques restent mal compris.
Dans notre travail, nous discutons des couches minces polycristallines de pérovskite Ba0.7Sr0.3TiO3 qui ont été étudiées par diffraction des rayons X, microscopie électronique et diffusion des rayons X aux petits angles (GISAXS) qui est un outil puissant pour explorer la morphologie à l’échelle nanométrique. Le GISAXS in situ réalisé à de basses températures de recuit a permis d'étudier la séparation de phase inorganique-organique. Le GISAXS ex situ réalisé à des températures de recuit élevées a permis d'étudier la formation de particules et de pores. De plus, un modèle théorique basé sur l'évaporation du solvant, la convection et la viscosité de la solution est présenté menant à une compréhension fondamentale de la formation de films minces inorganiques en général. En outre, l’effet de la concentration du précurseur sur la granulométrie des films minces de titanate de baryum strontium et leurs propriétés ferroélectriques est présenté. Par conséquent, une compréhension approfondie de la relation entre le processus de dépôt de solution chimique et les propriétés diélectriques et ferroélectriques finales à l'état solide a été obtenue.

Jury :
Président : Monsieur Hubert renevier
Rapporteur : Monsieur Philippe Belleville
Rapporteur : Monsieur Emmanuel Defay
Examinateur : Monsieur Alain Gibaud
Examinatrice : Madame Maryline Guilloux-Viry
Examinateur : Monsieur Michel Langlet
Directrice de thèse : Madame Christine Revenant
Co-directeur de thèse : Monsieur Mohammed Benwadih

Mots clés :
matériaux sans plomb, couches minces, méthodes à base de solution chimique, ferroélectricité