Dissertations / Theses on the topic 'Relaxeur ferroélectrique'
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Laulhé, Claire. "Structure locale dans un ferroélectrique relaxeur : BaTi(1-x)Zr(x)O3." Phd thesis, Grenoble INPG, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00196922.
Abstract:
Les ferroélectriques relaxeurs se caractérisent par un large pic de permittivité en fonction de la température, dépendant de la fréquence du champ de mesure. Ce comportement est généralement attribué à la présence de régions polaires de taille nanométrique. L'un des enjeux expérimentaux est la détermination de la nature structurale de ces régions, nécessitant entre autres l'utilisation de sondes de la structure locale. L'objet de ce travail est l'étude de la structure locale dans les pérovskites relaxeurs BaTi1-xZrxO3 (0.25 ≤ x ≤ 0.50), présentant une substitution isovalente Ti4+/Zr4+. Les techniques expérimentales utilisées sont l'absorption des rayons X (EXAFS et XANES) et la détermination de la fonction de distribution de paires par diffusion totale des neutrons. Les déplacements des cations Ti4+ et Zr4+ dans leur cage d'oxygènes ont pu être déterminés. Le principal résultat est que les cations Ti4+ jouent un rôle majeur dans la polarisation locale des relaxeurs BaTi1-xZrxO3. Par ailleurs, il est montré que la déformation des octaèdres ZrO6 dépend directement de la répartition locale des Ti et des Zr dans la solution solide.
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Tellier, Jenny. "Sur les phases d'Aurivillius : études structurales et transitions de phases." Limoges, 2006. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/dd157e3d-cbb2-4ec9-95b3-2e5100ed9b30/blobholder:0/2006LIMO0019.pdf.
Abstract:
Les phases d'Aurivillius (Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+l)2- sont des composés ferroélectriques, orthorhombiques à température ambiante et tétragonaux à haute température. Une étude à l'ambiante de composés dits relaxeurs montre que ces derniers sont caractérisés par une structure moyenne très peu déformée proche de la structure prototype avec un affaiblissement des liaisons Bi-O entre le bloc perovskite et la couche (Bi2O2)2+. Des cations autres que Bi3+ apparaissent présents dans cette couche. Microstructuralement, il existe des désordres impliquant des fluctuations locales de composition pouvant être à l'origine du comportement relaxeur. Une étude en température combinant plusieurs techniques permet d'obtenir des informations sur la transition de phase FE-PE et montre une grande diversité de comportement. Plus particulièrement, des monocristaux des composés SrBi2Ta2O9, SrBi2Nb2O9 et Bi4Ti2,8Cr0,2O12 sont étudiés par DRX et microcopie optique. L'utilité de ces deux techniques est discutéeAurivillius phases, with general formula (Bi2O2)2+(Am-1BmO3m+l)2- can be ferroelectric or relaxor materials. They display orthorhombic symmetry at room temperature and tetragonal at high temperature. Structural study of ferroelectric and relaxor compounds at room temperature show that relaxors' structure is legs distorted than that of ferroelectrics. Their fluorite slabs are independent and contain non-bismuth cations. Disorder in relax ors is showed using TEM analysis. It leads to local variations of structure which can be responsible for relaxor behaviour. Phase transition study cannot be carried out systematically for such compounds. The case of SrBi2Ta2O9, SrBi2Nb2O9 and Bi4Ti2,8Cr0,2O12 is considered, and additional information is given about other Aurivillius phases
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Hentati, Mouhamed Amin. "Effets des inhomogénéités locales et des contraintes extérieures sur les propriétés diélectriques et structurales des monocristaux PZN-x%PT." Phd thesis, Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01003354.
Abstract:
Dans ce travail, nous avons étudié l'effet des contraintes extérieures et des inhomogénéités locales sur les propriétés diélectriques et structurales des cristaux ferroélectriques- relaxeurs à base de plomb PZN-x%PT avec 0%≤x≤12%. Dans une première partie, nous avons déterminé les propriétés diélectriques et structurales du système PZN-6%PT. Pour l'état vierge, ce composé subit la séquence de transition de phase C T R, où C, T et R sont, respectivement, les phases cubique, quadratique et rhomboédrique. En appliquant un champ électrique statique, une phase orthorhombique est induite entre les phases T et R. Dans la deuxième partie, nous avons montré la présence d'une anomalie diélectrique à basse température observée sur le PZN-x%PT avec 0%≤x≤12%. Dans ce domaine de température, l'étude structurale ne montre aucune transition de phase. L'ensemble de ces résultats sont interprétés moyennant un modèle basé sur la présence des nano-régions polaires. En troisième partie nous avons déterminé les propriétés diélectriques et piézoélectrique du PZN-12%PT dopé au manganèse dans son état monodomaine. Le dopage affecte, principalement, la permittivité transverse et le coefficient piézoélectrique de cisaillement. Le dopage induit aussi la stabilité de la structure monodomaine et l'effet de mémoire de la microstructure. Ces résultats sont expliqués en utilisant le modèle de symétrie des défauts. Dans la dernière partie, nous nous sommes intéressés à la simulation de l'effet de la présence des dipôles-défaut (dopage) sur les propriétés physiques de BaTiO3. Nous avons mis en évidence l'induction d'un champ électrique interne responsable du décalage du cycle d'hystérésis vers les champs électriques négatifs.
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AYDI, Abdelhedi. "Elaboration et caractérisations diélectriques de céramiques ferroélectriques et/ou relaxeur de formule MSnO3-NaNbO3(M=Ba,Ca)." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00009068.
Abstract:
Le présent travail porte sur des systèmes chimiques entièrement inédits NaNbO3- (Ba, Ca)SnO3. Les compositions choisies sont donc exemptes de plomb et de tout élément toxique afin de répondre aux normes de protection de l'environnement. Les systèmes étudiés sont susceptibles de présenter des solutions solides continues entre la phase antiferroélectrique NaNbO3 - qui devient aisément ferroélectrique par de faibles substitutions et une phase paraélectrique constituée par le stannate alcalino- terreux. Deux comportements diélectriques différents ont été mises en évidence : ferroélectrique classique et relaxeur. L'ensemble des études effectuées au cours de ce travail confirme que des substitutions cationiques dans le site A ou dans le site B d'une perovskite ABO3 peuvent modifier les propriétés diélectriques du matériau. L'introduction de Sn4+ en site octaédrique favorise un comportement relaxeur. La température de transition peut être modulée en faisant varier la concentration des cations substitués : des matériaux relaxeurs au voisinage de la température ambiante ont ainsi été obtenus.
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Guerville, François de. "Films minces et superréseaux à base du ferroélectrique BaTiO3 et du relaxeur BaTi0,68Zr0,32O3 : élaboration, études par diffraction de rayons X et par spectroscopie Raman : modélisation des domaines ferroélectriques dans les films minces et les superréseaux." Amiens, 2008. http://www.theses.fr/2008AMIE0113.
Abstract:
Ces travaux portent sur des films minces et des superréseaux d'oxydes ferroélectriques sans plomb, étudiés à la fois de manière expérimentale (élaboration/caractérisation) et par modélisation. La partie expérimentale a consisté à élaborer des films minces et des superréseaux à base du ferroélectrique BaTiO3 et du relaxeur BaTi0,68Zr0,32O3 par ablation laser sur substrat de MgO tamponné par La0,5Sr0,5CoO3, puis à étudier ces échantillons par diffraction de rayons X et par spectroscopie Raman afin de déterminer leurs structures, d'estimer leurs états de contraintes et de mettre en évidence les transitions de phase structurales. En superréseau, les couches de BaTiO3 présentent une structure ferroélectrique quadratique en domaines a1/a2 tandis que les couches de BaTi0,68Zr0,32O3 sont déformées perpendiculairement au plan du substrat. Les contraintes semblent se relaxer par l'apparition de dislocations au-delà d'une période critique de 260 Å. Contre toute attente, les spectres Raman des superréseaux présentent des raies moins larges que ceux des films. Nous avons attribué ce phénomène à une diminution du désordre de l'ion Ti4+ sur le site B de la structure pérovskite de BaTiO3. Les études en température semblent montrer l'absence de transition de phase des couches de BaTiO3 en superréseau. Par ailleurs, nous avons simulé le comportement thermodynamique et électrique des domaines ferroélectriques d'un film mince et d'un superréseau ferroélectrique/paraélectrique. Pour cela, nous avons modélisé le profil de la polarisation en tenant compte des effets d'interface et de taille finie, pour des températures allant de 0 K jusqu'au delà de la température de transition de phase. Nous avons montré que les propriétés des films d'épaisseur nanométrique sont substantiellement modifiées par le profil graduel de la polarisation dans ces domaines ; l'évolution en température de la constante diélectrique rend bien compte du comportement expérimental observé autour de la transition de phaseThis work deals with lead-free ferroelectric oxide thin films and superlattices, studied both experimentally (elaboration/characterization) and by modelling. In the experimental part, we have elaborated thin films and superlattices based on ferroelectric BaTiO3 and relaxor BaTi0. 68Zr0. 32O3 by pulsed laser deposition on MgO substrate buffered by La0. 5Sr0. 5CoO3. These samples were then studied by X ray diffraction and Raman spectroscopy in order to determine their structure, to estimate the stress therein and to evidence structural phase transitions. In superlattice, BaTiO3 layers show a quadratic ferroelectric structure with a1/a2 domains whereas BaTi0. 68Zr0. 32O3 layers are perpendicularly deformed to substrate plane. Dislocations appearance beyond a 260 Å critical period seems to relax these stresses. Against all expectations, superlattices Raman spectra have thinner lines than in films. We have attributed this phenomenon to a Ti4+ ion disorder decrease on the BaTiO3 perovskite structure B site. Temperature studies seem to show phase transition absence for BaTiO3 layers in superlattice. In addition, we have simulated thermodynamic and electric behaviour of ferroelectric domains in thin film and in ferroelectric/paraelectric superlattice. For this, we have modelled polarization profile taking into account finite size and interface effects, from 0 Kelvin to beyond phase transition temperature. We have shown nanometric thickness films properties are substantially modified by gradual polarization profile in these domains ; dielectric constant temperature evolution suits experimental behaviour observed around phase transition
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Bouyanfif, Houssny. "Hétérostructures et super-réseaux à base du relaxeur PbMg1/3Nb2/3O3 et du ferroélectrique PbTiO3@ : croissance et étude des effets de contraintes par diffraction de rayons X et spectroscopie Raman." Amiens, 2005. http://www.theses.fr/2005AMIE0502.
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Hornebecq, Virginie. "Nouveaux tantalates ferroélectriques de type bronze quadratique de tungstène : de la structure aux propriétés physiques." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00003498.
Abstract:
Ce travail concerne la synthèse et la caractérisation de nouveaux matériaux ferroélectriques de structure de type bronze quadratique de tungstène (TTB) à base de plomb et de tantale. A l'aide de calculs théoriques, une corrélation entre température de Curie et liaison chimique a été mise en évidence. Les céramiques étudiées présentent en outre d'autres caractéristiques telles qu'un comportement de type relaxeur ferroélectrique et/ou une relaxation hyperfréquence et/ou une conductivité ionique. D'importants moyens expérimentaux (mesures diélectriques en large gamme de fréquence, mesures par spectroscopie d'impédance, diffraction des rayons X, affinements structuraux, spectroscopie Raman) et théoriques (calculs basés sur la méthode de Hückel Etendue et calculs combinatoires) nous ont permis d'établir des relations étroites entre structure et propriétés physiques. L'ensemble des résultats décrits dans cette thèse constitue une contribution à l'étude des matériaux ferroélectriques de structure de type TTB. Ils ont montré la grande variété des paramètres sur lesquels il est possible d'agir afin d'optimiser les compositions en vue d'une application spécifique.
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Benyoussef, Manal. "Experimental and theoretical investigation of rare-earth doped lead-free relaxor ferroelectric Na0.5Bi0.5TiO3 system for high-temperature energy storage capacitors." Electronic Thesis or Diss., Amiens, 2020. http://www.theses.fr/2020AMIE0053.
Abstract:
Dans le présent travail de recherche, nous avons effectué une étude expérimentale et théorique détaillée sur les systèmes relaxeur ferroélectrique sans plomb Na0.5(Bi1-xREx)0.5TiO3 (xRENBT) (RE = terre rare) pour les condensateurs de stockage d'énergie à haute température. La méthode conventionnelle à l'état solide a été utilisée pour synthétiser les céramiques xRENBT (RE = Dy, et Nd) avec différents niveaux de dopage. Une phase pérovskite pure et une dense microstructure ont été révélées par XRD et SEM. En outre, une grande diversité structurale a été observée dans les systèmes xRENBT et dépend principalement de la nature et du niveau de dopage. Les études diélectriques dépendant de la température ont révélé de très faibles pertes diélectriques dans les composés dopés, en particulier à des températures élevées. Une stabilité élevée du coefficient de température de la capacité (TCC) a été obtenue pour les échantillons dopés.Les études ferroélectriques ont démontré que le dopage aux terres rares perturbe les domaines ferroélectriques de longue portée et induit plutôt des nanorégions polaires dans les systèmes étudiés. En conséquence, des propriétés de stockage d'énergie élevées ont été obtenues avec des valeurs atteignant Wrec = 1,2 J/cm3 (η = 60%) à 95 kV/cm, avec une grande stabilité en température (120 - 200°C). De plus, les hétérogénéités structurales locales induites par les éléments de terres rares se sont avérées efficaces afin d'améliorer l'effet électrocalorique des compositions dopées sur une large gamme de températures, avec un coefficient électrocalorique atteignant des valeurs élevées de ΔT/ΔE ~ 0,30×10-6 K m/V. L'effet du dopage aux terres rares sur les propriétés structurales, ferroélectriques, électroniques et magnétiques du système Na0.5(Bi3/4RE1/4)0.5TiO3 (RE = Nd, Gd, Dy et Ho) a été étudié à l'aide de la méthode FPLAPW basé sur la théorie de la fonctionnelle de la densité polarisée en spin, implémentée dans le code WIEN2k. Le mécanisme entraînant la ferroélectricité et l'effet du dopage sur les propriétés relaxeurs du système ont été minutieusement étudiés. Un modèle Heisenberg modifié a été utilisé pour simuler la transition de phase et les cycles d'hystérésis en fonction de la température des systèmes xRENBT. Les résultats obtenus ont démontré que l'ajustement des domaines polaires dans les relaxeurs ferroélectriques, sans plomb, est un moyen puissant de concevoir des matériaux avec une stabilité diélectrique, un stockage d'énergie et des propriétés électrocaloriques améliorés sur une large gamme de températureIn the present research work, we performed a comprehensive experimental and theoretical investigation on the lead-free relaxor ferroelectric Na0.5(Bi1-xREx)0.5TiO3 (xRENBT) systems (RE = rare earth) for high-temperature energy storage capacitors. The conventional solid-state method was used to synthesize the xRENBT (RE = Dy, and Nd) ceramics with different concentration levels. A Pure perovskite phase and dense microstructure were revealed through XRD and SEM investigations. Besides, a great structural diversity was found in the xRENBT systems and was observed to depend on the nature and level of the doped rare earth element. Temperature-dependent dielectric investigations revealed very low dielectric losses in the doped compounds, especially at high temperatures. High stability of the temperature coefficient of the capacitance (TCC) was obtained for the doped samples. Through the ferroelectric investigations, we observed that rare earth doping was found to break the long-range ferroelectric domains and instead induce polar nano regions within the studied systems. Accordingly, high energy storage properties were obtained with values reaching Wrec = 1.2 J/cm3 (η = 60%) at 95 kV/cm, with great temperature stability (120 – 200°C). Besides, the RE induced local structural heterogeneities within the NBT system, was found effective in improving the electrocaloric effect of the doped compositions in a broad temperature range, with an electrocaloric coefficient reaching high values of ΔT/ΔE ~ 0.30×10-6 K m/V. The effect of rare-earth doping on the structural, ferroelectric, electronic, and magnetic properties of the Na0.5(Bi3/4RE1/4)0.5TiO3 (RE = Nd, Gd, Dy, and Ho) system was thoroughly investigated using the FPLAPW based on the spin-polarized density functional theory implemented in the WIEN2k code. The mechanism driving ferroelectricity and the effect of doping on the relaxor properties of the system were thoroughly investigated. A modified Heisenberg model was used to simulate the phase transition and temperature-dependent hysteresis loops of the rare-earth-doped NBT system. The obtained results evidenced that tuning the polar domains in lead-free relaxor ferroelectrics is a powerful way to design materials with enhanced dielectric stability, energy storage, and electrocaloric properties over a broad temperature range
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Albino, Marjorie. "Synthèse et caractérisation structurale et diélectrique de céramiques et de monocristaux relaxeurs de structure TTB." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00920357.
Abstract:
La structure bronze quadratique de tungstène, grâce à sa flexibilité cristallochimique, est une candidate légitime pour le développement de matériaux fonctionnels. L'étude des propriétés diélectriques, pyroélectriques, et ferroélectriques de céramiques de formulation Ba2NdFeNb4-xTaxO15 montre un crossover relaxeur-ferroélectrique-paraélectrique, avec une hystérèse thermique de la transition ferroélectrique. L'étude structurale des monocristaux relaxeurs Ba2LnFeNb4O15 (Ln=La, Pr, Nd, Sm, Eu), obtenus par la méthode du flux, a mis en évidence une structure modulée. L'affinement de la structure de base prouve l'existence de moments dipolaires dans le plan ab (dus à une distorsion des octaèdres [NbO6]). Afin d'établir un lien entre la structure cristalline et les propriétés d'un composé dérivé du multiferroïque MnWO4, la croissance en four à image de Mn0,85Mg0,15WO4 a été entreprise avec succès.
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Lebon, Alexandre. "Influence de la direction de polarisation sur la coexistence de phases et la structure en domaines du ferroélectrique - relaxeur Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 : une étude sur monocristal par diffraction des rayons X et diffusion Raman." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2001. http://www.theses.fr/2001ECAP0707.
Abstract:
Pb(ZnI/3Nb2/3)03 (PZN) appartient à la famille des pérovskites complexes au plomb. C'est un ferroélectrique - relaxeur dont les propriétés électromécaniques remarquables justifient une étude en fonction de la direction de polarisation. En effet, bien que le moment dipolaire spontané soit parallèle à une direction <111>, ses propriétés piézoélectriques sont optimisées avec un cristal polarisé suivant une direction [001]. En l'absence de champ, la transition de phase cubique → rhomboédrique est diffuse en température et démarre à Tc = 385 ± 5 K. Des microdomaines rhomboédriques en nombre croissant se forment au sein de la phase cubique et pavent tout le cristal autour de 330 K. Au-dessous de Tc, l'application d'un champ électrique suivant [111] induit un état complexe constitué de macrodomaines rhomboédriques, de quelques dizaines de microns, qui sont séparés par des régions qui diffusent la lumière et sont contenues dans des plans {110}. Pour la direction [001], l'application d'un champ électrique induit une coexistence de phases monoclinique - quadratique. Un arrangement de 4 microdomaines monocliniques ordonnés symétriquement par rapport a la direction du champ a été obtenu au cours de processus de polarisation en descente sous champ. L'ensemble de nos données ont permis de construire un diagramme (E- T) pour la direction [00 l]. Enfin, sur la base de résultats de diffraction, une symétrie quadratique a été proposée pour les nanodomaines polaires a l'origine de la relaxationPb(Zn1l3Nb2/3)03 (PZN) is a complex lead based perovskite. This ferroelectric relaxor exhibits remarkable electromechanical properties that make necessary a study as a function of the direction of polarisation. In fact, even though the spontaneous polarisation is parallel to a <111> direction, its piezoelectric properties are optimised when the crystal is polarised along [001]. Spontaneously, the cubic → rhombohedral phase transition that occurs at Tc = 385 ± 5 K is diffuse in temperature. Rhombohedral microdomains appear within the cubic phase, as their number increases, they occupy all the crystal around 330 K. Below Tc, the application of an electric field along [111] induces a complex structure of rhombohedral macrodomains. These macrodomains of a few tens of microns are separated by regions that diffuse light and that belongs to {11O} plans. As the [001] direction of the applied electric field is concerned, a Monoclinic tetragonal phase coexistence is induced. In a field cooling process, a structure of 4 monoclinic microdomains is ordered symmetrically with respect to the direction of the electric field. All , our data enabled to build an electric field - temperature diagram (E-T) along [001]. At last, on the basis of structural data, a tetragonal symmetry is proposed for the nanopolar regions that give way to dielectric relaxation
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Al-Zein, Ali. "Order and Disorder of Relaxor and Ferroelectric Materials : structural and Vibrational Studies." Thesis, Montpellier 2, 2010. http://www.theses.fr/2010MON20078/document.
Abstract:
Parmi les matériaux piézo-électriques, les pérovskites ferroélectriques à base de plomb sont connus pour avoir les meilleurs coefficients piézo-électriques et couplage électromécanique. Ils sont largement utilisés dans diverses applications industrielles et technologiques. Les "ferroélectrique relaxeurs" appartiennent à cette famille. Leur structure est caractérisée par la présence de nanorégions polaires orientées de façon aléatoire. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à l'étude des propriétés structurales et dynamiques de matériaux ferroélectriques et relaxeurs tels que PbTiO3, PbZr0.52Ti0.48O3, PbMg1/3Nb2/3O3 (PMN), PbZn1/3Nb2/3O3, et PbMg1/3Ta2/3O3 (PMT). La structure à longue et courte portée a été étudiée par diffraction de neutrons et spectroscopie d'absorption des rayons X (XAFS), alors que la spectroscopie hyper-Raman (HR) est utilisée pour sonder les vibrations. L'analyse de la structure locale de matériaux pérovskites complexes AB'B''O3 montre que la pression diminue le désordre statique des gros cations occupant le site B, tandis que le champ électrique appliqué a un effet opposé. Cette distortion induite sous champ pourrait être à l'origine des forts coefficient piézoélectrique dans ces matériaux. La diffusion HR dans PMN et PMT a permis d'observer pour la première fois le "mode mou" responsable de la dépendance en température de la constante diélectrique. L'analyse des règles de sélection et la description en modes propres des vibrations actives en HR, permet de rendre compte de l'implication de chaque atome dans le comportement structural en température des ferroélectriques relaxeursAmong piezoelectric materials, lead-based ferroelectric perovskites are known to have the largest piezoelectric coefficients and electromechanical coupling. They are widely used in dfferent industrial and technological applications. The so-called "relaxors" belong to this family. Their structure is characterized by the presence of randomly oriented polar nanoregions. In this thesis, we are interested in studying the structural and dynamical properties of prototypical ferroelectric materials and relaxors such as PbTiO3, PbZr0.52Ti0.48O3, PbMg1/3Nb2/3O3 (PMN), PbZn1/3Nb2/3O3, and PbMg1/3Ta2/3O3 (PMT). The long and short range structure has been investigated by neutron diffraction and X-ray absorption fine structure (XAFS), while hyper-Raman scattering (HRS) is used to probe the vibrations. The local structure analysis of complex perovskite materials AB'B''O3 shows that pressure reduces the static disorder of the large cation occupying the B-site, while an applied electric field has an opposite effect. This field-induced distortion might relate to the large piezoelectric coefficient in such materials. HRS in PMN and PMT allows the first observation of the "primary" soft mode responsible for the temperature dependence of the dielectric constant. The selection rule analysis reveals the nature of the HRS active vibrational bands and enables us to get insights about the involvement of each atom in the structural modifications upon temperature
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Nahas, Yousra. "Gauge theory for relaxor ferroelectrics." Phd thesis, Ecole Centrale Paris, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01003357.
Abstract:
Concomitantly with lattice disorder, there is a discrepancy between local and global scales in relaxor ferroelectrics, in that structural distortions occurring at the local scale are not reflected in the average global structure which remains cubic. There is an absence of direct implementation of the local symmetry in the modeling of relaxors, despite its considerable, but often unacknowledged, ability to encode local features. Central to the thesis is an explicit account for local gauge symmetry within the first-principles-derived effective Hamiltonian approach. The thesis thus aims to consider how an extended symmetry allowing independent transformations at different points in space can effectively bridge local features and macroscopical properties. An underlying question the thesis also seeks to answer is whether the disorder-induced non-trivial interplay between local and global scales can be described from a topological point of view
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Aydi, Abdelhedi. "Élaboration et caractérisations diélectriques de céramiques ferroélectriques et/ou relaxeur de formule MSnO3-NaNbO3(M = Ba,Ca)." Bordeaux 1, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR12964.
Abstract:
Le présent travail porte sur des systèmes chimiques entièrement inédits NaNbO3- (Ba, Ca)SnO3. Les compositions choisies sont donc exemptes de plomb et de tout élément toxique afin de répondre aux normes de protection de l'environnement. Les systèmes étudiés sont susceptibles de présenter des solutions solides continues entre la phase antiferroélectrique NaNbO3 - qui devient aisément ferroélectrique par de faibles substitutions et une phase paraélectrique constituée par le stannate alcalino-terreux. Deux comportements diélectriques différents ont été mises en évidence : ferroélectrique classique et relaxeur. L'ensemble des études effectuées au cours de ce travail confirme que des substitutions cationiques dans le site A ou dans le site B d'une perovskite ABO3 peuvent modifier les propriétés diélectriques du matériau. L'introduction de Sn4+ en site octaédrique favorise un comportement relaxeur. La température de transition peut être modulée en faisant varier la concentration des cations substitués : des matériaux relaxeurs au voisinage de la température ambiante ont ainsi été obtenusThe present work reports the elaboration process and physical investigation of ceramics belonging to the chemical systems NaNbO3-(Ba, Ca)SnO3. These materials are terefore free of lead and all poisonous elements in order to answer to the protective norms of the environment. The studied systems presnt some continuous solid solutions between the NaNbO3 antiferroelectric phase - that becomes easily ferroelectric by low rate substitutions and the paraelectric stannate phase. Two different dielectric behavior have been evidenced : ferroelectric and relaxor. According to the whole of studies done during this work one can confirm that caionic substitutions in the A site either in the B site of a perovskite ABO3 can modifiy the dielectric properties of the material. The introduction of Sn4+ cation in B sites favours a relaxor effect. The transition temperature should be modulatedd by varying the rate of cationic substitution. One can get so relaxor materials close to room temperature
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Trujillo, Tovar Maria Sonia. "Synthèse et caractérisation de matériaux ferroélectriques relaxeurs à base de Na1/2Bi1/2TiO3 (NBT)." Grenoble INPG, 2006. http://www.theses.fr/2006INPG0066.
Abstract:
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 réciproqueThis 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
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Detalle, Mikaël. "Élaboration et caractérisations de films ferroélectriques relaxeurs de PMN-PT : intégration sur silicium et applications MEMS." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10031/document.
Abstract:
Par souci de miniaturisation, nous assistons à l'émergence des microsystèmes de type MEMS (voir de type NEMS). L'objectif de ces travaux est d'étudier un matériau actif très prometteur pour ce type d'applications de part ses propriétés électromécaniques exceptionnelles: le PMN-PT. L'élaboration de couches minces de PMN-PT a été optimisée. L'étude montre qu'il est possible de cristalliser le PMN-PT dès 400°C quel que soit le pourcentage de PT, où le type d'électrode (TiOx/Pt et LNO) considéré. Une nucléation dans le volume du film a été mise en évidence et pourrait être à l'origine d'un mécanisme de cristallisation tout à fait atypique. La comparaison des performances diélectriques, ferroélectriques et électromécaniques du PMN-PT déposé sur TiOx/Pt (pulvérisation cathodique) et sur LNO (sol-gel), a permis de mettre en avant une forte dépendance de ces propriétés vis à vis de l'orientation et des interfaces films/électrode, en faveur des films déposés sur LNO. Le caractère relaxeur est d'autant plus présent que la température de recuit des films est optimale. Les dépôts de LNO par pulvérisation cathodique ont engendré un gain important sur les performances du PMN-PT, en particulier grâce à la réalisation d'électrodes supérieures. Ce point marque là aussi toute l'importance du rôle joué par les interfaces inférieures et supérieures dans la réponse globale de la structure électrode/PMN-PT/électrodeFor miniaturization considerations, emergence ofMEMS has been observed. The objective ofthis study is to examine a very promising active material for such applications, with exceptional e1ectromechanica1 properties: PMN-PT. The deve10pment of thin 1ayers of PMN-PT has been optimized. The study shows that it is possible to crystallize PMN-PT at 400 ° C independently of the considered PT percentage or bottom e1ectrode nature (TiOx / Pt and LNO). Volumic nucleation, which could be at the origin of a quite atypical crystallization mechanism, has been highlighted in thin films. The dielectric, ferroe1ectric and electromechanica1 performances comparison of PMN-PT deposited on TiOx / Pt (sputtering) and LNO (solgel), shows a strong dependence of these properties with respect to the orientation and interfaces films / electrode, with an advantage for films deposited on LNO. Relaxor behavior is more and more pronounced as annealing temperature becomes optimal. LNO Sputtering deposition have permit to improve PMN-PT performances, in particular through top electrodes achievement. This underline the importance of the role played by the interfaces in the overall response of the structure e1ectrode / PMN-PT / e1ectrode
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Al, Majzoub Al Sabbagh Maryam. "Vibrations polaires de basse fréquence de composés ferroélectriques et relation avec leurs propriétés diélectriques géantes : relaxeurs et nanocéramiques." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT253.
Abstract:
Les matériaux ferroélectriques possédant des propriétés diélectriques géantes font l’objet d’une grande attention scientifique, en grande partie à cause de leur utilisation et potentialités futures dans les dispositifs technologiques, en particulier en microélectronique. L’intérêt de ce travail porte sur l’étude des propriétés vibrationnelles de deux systèmes modèles : le relaxeur PbMg1/3Nb2/3O3 (PMN) monocristallin, et des nano-céramiques de SrTiO3 de tailles de grains contrôlées. Les travaux ont été menés essentiellement par une technique non-linéaire optique originale, la diffusion hyper-Raman (HR) de la lumière, et une attention particulière a été portée aux vibrations de basse fréquence. Des modèles structuraux pu être développés pour relier les signatures spectrales aux propriétés diélectriques de ses systèmes.Dans un premier temps, la spectroscopie hyper-Raman a été poussée à ses limites et a permis d’aboutir à une description convaincante de la dynamique de la polarisation électrique de PMN dans le domaine THz et ce, sur une gamme de température couvrant l’ensemble des différents états relaxeurs. L’hypothèse très répandue mettant en avant l’existence de deux modes mous polaires a ainsi pu être exclue. Les anomalies spectrales à haute température s’expliquent par un couplage entre un mode mou ferroélectrique unique et une vibration non-polaire dont le comportement est indépendant de la température. En refroidissant, l’éclatement du mode mou ferroélectrique révèle la formation d’une anisotropie polaire en dessous de 400-500 K. L’ensemble des modifications spectrales a été capturé dans un modèle simple qui rend également compte de la dépendance en température de la permittivité diélectrique.Dans une seconde partie, les expériences hyper-Raman ont été menées dans deux céramiques de titanate de strontium (SrTiO3) possédant des tailles de grains différentes, 80 nm et 150 nm. L’avantage de la diffusion hyper-Raman pour cette étude est sa propension à sonder les réponses spectrales individuelles du coeur et de la coquille des grains, alors que les techniques usuelles d’absorption infrarouge sondent un milieu effectif moyen. L’analyse spectrale révèle des propriétés de grains identiques dans les deux céramiques : même valeur et même dépendance en température de l’épaisseur de la coquille entourant le cœur, et permittivités diélectriques de cœur ainsi que de coquille identiques dans les deux cas. Un modèle structural reliant les propriétés vibrationnelles et la permittivité diélectrique effective confirme l’existence de deux coquilles entourant le cœur des grains.Ces travaux montrent par ailleurs qu’entre 150 nm et 80 nm, la diminution des propriétés diélectriques est principalement liée au rapport des volumes entre le cœur (haute permittivité) et les coquilles (basses permittivités)Materials that exhibit giant dielectric properties have received a huge amount of attention from the scientific and industrial communities due to their potentialities and applications in technological devices, in particular for microelectronic applications. In this work, we are interested in studying the vibrational properties of a prototypical relaxor single crystal, PbMg1/3Nb2/3O3 (PMN), as well as nanoceramics of SrTiO3 (STO) with controlled grain sizes. The experiments have been mostly performed by hyper-Raman scattering (HRS), an original non-linear inelastic light scattering spectroscopy. Special attention was devoted to low frequency vibrations, and structural models were developed to relate the vibrational signatures to the giant dielectric responses of these systems.HRS spectroscopy was pushed towards its limit and provided a comprehensive picture of the polarization dynamics of PMN in the THz-range within the whole temperature sequence of its characteristic relaxor states. The widespread hypothesis of two paraelectric soft modes is convincingly excluded. The observation of the split ferroelectric mode reveals the local anisotropy below about 400 K. In contrast, the spectral anomalies observed at higher temperatures are explained as due to avoided crossing of the primary polar soft mode with a temperature-independent, non-polar spectral feature. The temperature changes of the vibrational modes involved in the measured fluctuation spectra of PMN were captured in a simple model that accounts for the temperature dependence of the dielectric permittivity as well.On the other hand, HRS experiments were carried-out on STO single crystal and nano-ceramics of different grain sizes, 80nm and 150nm. Contrary to IR-absorption which gives an effective spectral response of the core and the shell(s) constituting the grains, we show that hyper-Raman provides information of the individual core and shell responses. The spectral analysis reveals that except from their volume, the grains in the two ceramics exhibit very similar structures and properties: same value and temperature dependence of the shell thickness surrounding the core, and same dielectric response of the core as well as of the shell in the two samples. Structural models relating the vibrational properties to the effective dielectric permittivity were developed, and confirm that in STO the grains are composed by one core and two surrounding shells. We demonstrate that between 150 nm and 80 nm the decrease of the effective dielectric permittivity with grain size relates mostly to a change in core and shell volume fraction
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Carreaud, Julie Léonie. "Effets de taille dans les poudres et céramiques de composés ferroélectriques relaxeurs à base de plomb PbMg1/3Nb2/3O3-PbTiO3." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 2007. http://www.theses.fr/2007ECAP1045.
Abstract:
Dans ce travail, nous avons étudié l’effet de taille sur les propriétés diélectriques et structurales (diffration X, spectroscopie Raman) de poudres et céramiques de composés ferroélectriques relaxeurs à base de plomb PMN(1-x)PTx avec x = 0 (relaxeur) ; 0. 20 ; 0. 35 (morphotropique) et 1 (classique). Les tailles de grain explorées sont comprises typiquement entre environ 10 nm et 4 microns. Parmi les différentes techniques d'élaboration utilisées, lyophilsation, voie citrate-gel et mécanosynthèse, les poudres de plus faible granulométrie (10-20 nm) ont été obtenues par mécanosynthèse. Les techniques de frittage sous charge uniaxiale et SPS (Spark Plasma Sintering) ont permis d’obtenir des céramiques de densité relative > 95% avec des tailles de grain de ≈ 110 nm. Lorsque la taille de grain diminue :1) Le maximum de la constante diélectrique diminue et devient de plus en plus diffus en température. 2) Dans les composés présentant une transition de phase structurale, PMN-PT20, PMN-PT35 et PT, la température de la transition diminue et la structure devient de moins en moins distordue. Ainsi, à température ambiante, la polarisation de PMN-PT20 tourne dans le plan monoclinique Cm et suit la direction rhomboédrique R3m en dessous de ≈ 200 nm. PMN-PT35 monoclinique devient cubique aux plus petites tailles (15 nm). Dans PT, nous avons déterminé par extrapolation une taille critique comprise entre 4 et 10 nm. 3) Le comportement diélectrique de PMN (relaxeur) et PMN-PT35 (ferroélectrique) change :Dans PMN, la relaxation diélectrique diminue puis disparaît en dessous d’une taille critique r < ≈ 30 nm alors qu'elle apparait en dessous de ≈ 200nm dans PMN-PT35We have studied size effects on dielectric and structural properties (X-Ray diffraction, Raman spectroscopy) of the lead-based relaxor system PMN(1-x)PTx with x = 0 (relaxor) ; 0. 20 ; 0. 35 (morphotropic) and 1 (classical). Sizes studied here are in the range of about 10 nm up to 4microns. Among the elaboration methods used, freeze-drying, citrate-gel and mechanochemical processes for the nanopowder synthesis, powders with the smallest grain size (10-20 nm) were obtained by mechanochemical synthesis. Ceramics with a relative density > 95% and grain size of about 110 nm were prepared by hot pressing and SPS. When diminishing the grain size, we observe: 1) The dielectric maximum decreases and becomes more and more diffuse2) For compounds having a structural phase transition PMN-PT20, PMN-PT35, and PT, the temperature associated with this transition and their structural distortion both decreases. At room temperature, the polarisation of PMN-PT20 rotates in the monoclinic plane Cm to finally reach the rhomboedral R3m direction below ≈ 200 nm with no diminishing in the amplitude of the polarisation. PMN-PT35, with monoclinic structure at micrometric sizes, transforms into a cubic phase at very small size (≈ 15 nm). In PT, by extrapolation of the tetragonal distortion for the lowest grain size, we found a critical grain size of 4 to 10 nm in agreement with the literature values. 3) The dielectric behaviour of PMN (relaxor) and PMN-PT35 (ferroelectric) changes:In PMN, the dielectric relaxation decreases and vanishes below a critical size of about 30 nm whereas in PMN-PT35 it appears below ≈ 200 nm
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Idoumou, Ould Ahmedou. "Elaboration et caractérisation structurale et diélectrique de matériaux relaxeurs ferroélectriques dans le système Pb(Mg1/3Nb2/3))O3-Pb(Zn1/3Nb2/3)O3." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1997. http://www.theses.fr/1997ECAP0526.
Abstract:
La caractérisation structurale et électrique permet d'établir les mécanismes de transition de phase dans les matériaux. Appartenant à la famille des pérovskites complexes, le magnoniobate de plomb Pb(Mg1/3Nb2/3))O3 (PMN) - et le zinconiobate de plomb Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 (PZN) sont deux relaxeurs ferroélectriques dont l'utilisation couvre des domaines aussi vastes que la ferroélectricité, la pyroélectricité et l'industrie des condensateurs multicouches. La première partie de ce travail s'est articulée autour de l'élaboration et la caractérisation structurale et diélectrique de céramiques de la solution solide (1-x)PMN-(x)PZN. Les paramètres d'élaboration ont été particulièrement étudiés et optimisés afin d'avoir le meilleur compromis entre les performances diélectriques et la pureté du produit fini. La composition x=0. 2 s'est révélé la plus intéressante avec un maximum de la constante diélectrique de 22000 vers la température ambiante (20C°). Pour les autres compositions, l'apparition d'une phase pyrochlore au-dessus de x=0. 3 détériore les caractéristiques diélectriques des céramiques. Ceci nous a amené à élaborer des monocristaux de PZN par une méthode de flux. Bien que son élaboration remonte aux années 70, le PZN n'a fait l'objet, à notre connaissance, que de très peu d'études structurales et électriques. L'association de plusieurs techniques de caractérisation (diffraction des rayons X, mesures diélectriques, calorimétrie, courant pyroélectrique et cycles d'hystérésis), nous a permis de mettre en évidence, pour la première fois, certaines propriétés de ce composé : le composé PZN transite spontanément d'une phase cubique à une phase rhomboédrique vers la température Tc≈390 K. La transition de phase est étalée. Le caractère ferroélectrique de PZN au-dessous de Tc. La constante diélectrique possède un maximum de l'ordre de 43000 à la température 413 K. Cette température est au-dessus de la température de transition Tc. La valeur élevée de la constante diélectrique confère à ce matériau un fort potentiel d'application industrielle. L'application d'un fort champ électrique dans la direction de la polarisation (111), engendre un état rhomboédrique monodomaine stable au-dessous de 390 k. L'existence d'un fort élargissement de certains pics de Bragg incompatible avec une simple transition cubique rhomboédrique, suppose la présence au-dessous de Tc de distorsions locales de nature monoclinique. La diffraction des rayons X sous champ suivant [001] conforte cette hypothèse.
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Dorcet, Vincent. "Etude de la relation entre structure et propriétés des pérovskites pseudo-cubiques du système Na0,5Bi0,5TiO3 – BiFeO3." Limoges, 2008. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/add20181-deb8-407a-94b4-82709f0b469f/blobholder:0/2008LIMO4002.pdf.
Abstract:
Les composés de type pérovskite de la solution solide (1-x)Na0,5Bi0,5TiO3 (NBT) –xBiFeO3 (BF) ont été étudiés par microscopie électronique en transmission et spectroscopie d’impédance, afin de tenter de comprendre l’origine de leurs propriétés diélectriques et ferroélectriques. La solution solide comporte clairement deux domaines. Coté NBT (x < 0,5), la première transition de phase, entre la variété rhomboédrique ferroélectrique de basse température et une phase orthorhombique originale, mise en évidence pour la première fois, s’effectue via une phase modulée qui explique le comportement antiferroélectrique et le caractère relaxeur de NBT. La deuxième transition diffuse entre la phase orthorhombique et la phase tétragonale signe le passage vers un état paraélectrique. Au-delà de x = 0,5, les composés sont des ferroélectriques “normaux”. Les phénomènes de relaxation de ces composés sont ici expliqués par la présence de lacunes d’oxygène dont l’origine est liée à la valence mixte du ferThe perovskite type compounds of the solid solution (1-x)Na0. 5Bi0. 5TiO3 (NBT) – xBiFeO3 (BF) were studied by transmission electron microscopy and impedance spectroscopy in order to decipher the origin of their dielectric and ferroelectric properties. The solid solution presents two distinct domains. Close to NBT (x < 0. 5), a first phase transition from the rhombohedral ferroelectric low temperature phase to an original orthorhombic one revealed for the first time, is achieved through a modulated phase that accounts for the antiferroelectric and the relaxor behaviours of NBT. The orthorhombic phase then evolves to a tetragonal one by a diffuse phase transition leading to a paraelectric state. Above x = 0. 5, the compounds behave as “normal” ferroelectrics. The relaxor behaviour is here due to the occurrence of oxygen vacancies arising as a consequence of the mix valence of iron atoms
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Gomah-Pettry, Jean-Richard. "Propriétés diélectriques et transitions de phases de composés ferroélectriques exempts de plomb : Na(0,5)Bi(0,5)TiO(3) (M = Ba, Sr, Ca)." Limoges, 2002. http://www.theses.fr/2002LIMO0034.
Abstract:
Ce travail a été entrepris dans le cadre général des études sur les matériaux céramiques ferroélectriques exempts de plomb. A la suite de travaux antérieurs réalisés au SPCTS, le choix s'est porté sur les solutions solides des systèmes Na0,5Bi0,5TiO3- BaTiO3(NBT-BT), Na0,5Bi0,5TiO3 - SrTiO3 (NBT-ST) et Na0,5Bi0,5TiO3 - CaTiO3 (NBT-CT). Les échantillons céram̀iques étudiés ont été préparés par voie solide. L'étude radiocristallographique a permis de délimiter les domaines d'existence à la température ambiante des diverses variétés cristallines dont la symétrie peut être rhomboédrique (domaines riches en NBT), quadrique, cubique ou orthorhombique selon que les compositions sont riches en BT, ST ou CT. L'étude des propriétés diélectriques en fonction de la température et de la fréquence a conduit à distinguer divers comportements dépendant de la composition et de la symétrie cristalline. La caractéristique la plus marquante est la présence pour tous les systèmes d'un domaine de composition assez large pour lequel les matériaux correspondant ont un comportement similaire à celui des relaxeurs, certainement dû au désordre cationique provoqué par les substitutions. Pour les systèmes NBT-BT et NBT-ST, un diagramme des états diélectriques a été proposé. Les coefficients piézoélectriques mesurés pour certaines compositions voisines des limites structurales peuvent laisser envisager une utilisation prochaine de ce type de matériaux dans des dispositifs électromécaniquesThis work is concerned with the study of lead-free ferroelectric ceramics. The investigated materials are Na0,5Bi0,5TiO3 - BaTiO3 (NBT-BT), Na0,5Bi0,5TiO3 - SrTiO3 (NBT-ST) and Na0,5Bi0,5TiO3 - CaTiO3 (NBT-CT) solid solutions prepared by the conventional ceramic method. The room temperature solubility ranges were determined by XRD. From the results of dielectric measurements as a function temperature and frequency, several behaviours were obtained dependent on the composition. The main feature is the occurrence of a relaxor-type behaviour the origin of which being due to the cationic disorder provoked by the substitutions. A diagram of electrical states was proposed for the NBT-BTand NBT-ST systems. The values of the piezoelectric coefficients are likely to predict that some compositions would be used in electromechanical devices as lead-free components
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Aoujgal, Ahmed. "Etude des propriétés physico-chimiques et électroniques de matériaux ferroélectriques sous forme de céramiques et de films minces en vue d'applications radiofréquences et microondes." Littoral, 2010. http://www.theses.fr/2010DUNK0285.
Abstract:
L’objectif du présent travail est de concevoir, réaliser et optimiser des matériaux accordables pour des applications en électronique à hautes fréquences. Le composant le plus simple permettant de mettre à profit cette étude est le condensateur accordable avec une tension continue qui peut être ensuite intégrée dans des dispositifs microondes accordables ou reconfigurables. Le condensteur peut être en couches minces ou en céramique. Pour réaliser de tels composants, on doit utiliser des matériaux présentant de faible pertes diélectriques, une permitivité élevée, une accordabilité importante et une bonne stabilité de la fréquence de résonance avec la température. Pour cela, nous avons mené une étude sur des matériaux ferroélectriques classiques et relaxeurs afin, d’une part d’optimiser les conditions de synthèse, et d’autre part d’améliorer leurs propriétés électriques pour des applications radiofréquences et microondes. Nous avons étudié des matériaux ferroélectriques de phase pérovskite. Il s’agit du titane de baryum et de strontium (BST) qui est un ferroélectrique classique, du titane de baryum et de zircone (BZT) qui selon sa composition peut être classique ou relaxeur et des dérivées du BZT obtenues par substitution au niveau des sites pérovskites a et b respectivement par du bismuth et par du zinc-niobium. Nous avons aussi synthétisé et caractérisé des matériaux de phase pyrochlore de formule Bi1. 5ZnNb1. 5O7. Ces études vont de l’élaboration de tous ces matériaux sous forme de céramiques et de couches minces, suivies de caractérisations physico-chimiques, structurales, diélectriques et ferroélectriques dans une large gamme de fréquences et de températuresThe main objective of this work is to design, implement and optimize tunable materials for electronic applications at high frequencies. The easiest component to build on this study is the tunable capacitor with a voltage which can then be integrated into microwave devices such as tunable or reconfigurable resonators, filters, antennas. . . Etc. The capacitor can be either thin film or ceramic-based. To produce such components we must use materials which must have low dielectric loss, high dielectric permittivity, high tunability and stability of the resonant frequency of the capacitor with the temperature. For this, we conducted a detailed study of classical and relaxor ferroelectric materials in order, firstly to optimize the synthesis conditions, and secondly to improve their electrical properties for radiofrequencies and microwave applications. We have studied ferroelectric materials with perovskite phase, namely barium titanate strontium (BST) which is a classical ferroelectric and barium zirconium (BZT) which according to its composition can be a classical ferroelectric or relaxor ferroelectric and the derivatives of BaZr0. 1Ti0. 9O3 obtained by substituting bismuth and zinc-niobium respectively at A and B sites of the perovskite phase. We also synthesized and characterized the pyrochlore phase materials of bismuth zinc niobate, with composition of Bi1. 5ZnNb1. 5O7. The studies we have done range from the development of these materials in the form of ceramics and thin films, followed by characterizations to determine their physico-chemical properties, structural dielectric and ferroelectric in a range wide of frequencies and temperature
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Castagnos, Anne-Marie. "Les relaxeurs ferroélectriques BaTi0,65 Zr0,35 O3 et Pb(1-x)BixMg(1+x)3Nb(2-x)/3O3(0< ou égalx." Toulouse 3, 2002. http://www.theses.fr/2002TOU30197.
Abstract:
"La relaxation diélectrique (dispersion en fréquence de la permittivité diélectrique) est expliquée par l'impossibilité pour l'ordre polaire de s'établir à longue distance. Dans le PMN (PbMg1/3Nb2/3O3), cela est attribué à une nanostructure complexe avec un ordre chimique local entre Mg et Nb et un ordre polaire local dû à des corrélations entre déplacements atomiques. Ces corrélations évoluent jusqu'à une température de gel où elles se bloquent. La " lone pair" du Pb est également mise en cause dans la relaxation. Afin de préciser le rôle de chaque composante, nous avons synthétisé et étudié les relaxeurs suivants :- BaTi0. 65Zr0. 35O3 qui est un composé sans Pb ni cations hétérovalents sur le site B. - la solution solide Pb1-xBixMg(1+x)/3Nb(2-x)/3O3 où nous pouvons faire varier l'ordre chimique tout en conservant des éléments à "lone pair" sur le site A. . . "Dielectric relaxation (frequency dispersion of the dielectric permittivity) is explained by the impossibility for the polar order to establish at long range. In PbMg1/3Nb2/3O3, this is attributed to a complex nanostructure where a local chemical order (ordering of the cations on the B site) coexists with a local polar order due to correlations of atomic displacements. These correlations expand up to a temperature known as freezing point, where they block. The Pb lone pair also plays a role in relaxation. In order to specify the role of each component, we have synthesised and studied the following relaxors. .
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Neradovskaia, Elizaveta. "Formation de structures de domaines dans des ferroélectriques uniaxiaux : Applications à l'amplification paramétrique optique de grande ouverture." Thesis, Université Côte d'Azur, 2020. http://theses.univ-cotedazur.fr/2020COAZ4012.
Abstract:
Сette thèse est consacrée à l'étude de structures de domaines dans des ferroélectriques uniaxiaux et à leur application aux amplificateurs paramétriques optiques à grande ouverture.L'étude de l'évolution de la structure de domaines dans les cristaux ferroélectriques est extrêmement importante tant d'un point de vue fondamental qu’appliqué. La microscopie à sonde à balayage offre une opportunité unique pour une investigation locale des processus d'inversion de polarisation, dont les résultats peuvent être utilisés pour optimiser les méthodes classiques d'ingénierie de domaine. L'utilisation de cristaux ferroélectriques à axe polaire incliné ouvre de nouvelles opportunités pour l'étude in situ de la cinétique de domaine.En outre, l'intérêt pour l'application pratique des monocristaux ferroélectriques a considérablement augmenté en relation avec le développement de la physique des champs forts, qui nécessite la création de nouveaux éléments optiques non linéaires avec une grande ouverture. Ce problème est résolu à l'aide de l'ingénierie de domaine.Ce travail présente à la fois l'étude fondamentale de la cinétique de domaine dans des ferroélectriques classique et relaxeur et l'étude appliquée de la modélisation, de la création et de la caractérisation de mélangeurs optiques à grande ouverture pour des lasers haute puissance sur la base de cristaux de niobate de lithium congruent à polarisation périodique avec l’axe polaire inclinée (CLN incliné).Le chapitre 1 contient les bases théoriques de la physique des ferroélectrique et de l'optique non linéaire. De plus, l'état de l'art est présenté.Le chapitre 2 est consacré aux méthodes expérimentales et aux configurations utilisées pour étudier la structure de domaines des ferroélectriques.L'étude de l'évolution de la structure des domaines dans les ferroélectriques relaxeurs sur l'exemple du niobate de strarytium baryum relaxant (SBN) est présentée au chapitre 3. L'influence d'un état de domaine initial sur la cinétique du domaine lors de l'inversion de polarisation par des méthodes de polarisation intégrales et locales est montrée.Le chapitre 4 est consacré à l'étude de la cinétique de domaines dans les cristaux de niobate de lithium congruents à l’axe polaire incliné. La croissance du domaine vers l'avant pendant le poling de champ électrique et le poling de faisceau électronique est étudiée.La modélisation du mélangeur de fréquence à grande ouverture sur la base de CLN incliné périodique polaire avec différentes orientations des axes cristallins est proposée au chapitre 5. Le modèle est basé sur les principes du quasi-accord de phase eu angle.L'étude de l'amplification paramétrique optique d'impulsions chirped (OPA) dans un 64˚ Y-cut CLN polaire périodique est présentée au chapitre 6. Les dépendances angulaires du gain et de la bande passante spectrale sont décritesThe study of the evolution of the domain structure in ferroelectric crystals is extremely important from a fundamental and applied point of view. Scanning probe microscopy provides a unique opportunity for local investigation of the processes of polarization reversal, the results of which can be used to optimize the classical methods of domain engineering. Using of ferroelectric crystals with slanted polar axis opens new opportunities for in situ investigation of domain kinetics.In addition, interest in the practical application of ferroelectric single crystals has greatly increased in connection with the development of strong field physics, which requires the creation of new nonlinear optical elements with a large aperture. This problem is solved with the help of domain engineering.This work presents both the fundamental study of domain kinetics in classical and relaxor ferroelectrics and the applied investigation of modeling, creation, and characterization of large aperture optical mixers for high-power lasers on the base of periodical poled congruent lithium niobate crystals with the slanted polar axis (slanted CLN).Chapter 1 contains the theoretical basis for the physics of ferroelectrics and nonlinear optics. Also, the state of the art is presented.Chapter 2 is dedicated to experimental methods and setups used for investigation of domain structure in ferroelectrics.The investigation of the evolution of domain structure in relaxor ferroelectrics on the example of model relaxor strontium barium niobate (SBN) is presented in chapter 3. The influence of an initial domain state on domain kinetics during polarization reversal by both integral and local methods of poling is shown.Chapter 4 is devoted to the investigation of domain kinetics in congruent lithium niobate crystals with slanted polar axis. Forward domain growth during electric field poling and e-beam poling is studied.Modeling of large-aperture frequency mixer on base of periodical poled slanted CLN with different crystal axis orientations is offered in chapter 5. Model is based on the principals of angular quasi-phase matching.Study of chirped pulse optical parametric amplification (OPA) in periodical poled 64˚ Y-cut CLN is presented in chapter 6. Angular dependences of gain and spectral bandwidth are described
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Castel, Elias. "Synthèse de nouveaux matériaux multiferroïques au sein de la famille des bronzes quadratiques de formule Ba2LnFeNb4O15." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00464154.
Abstract:
Les multiferroïques sont des matériaux dans lesquels plusieurs propriétés ferroïques peuvent coexister, e. g. ferromagnétisme et ferroélectricité. La recherche de tels matériaux fait l'objet d'une activité croissante en raison de l'enjeu majeur qu'ils représentent dans de nombreux domaines (mémoires, spintronique...). Les matériaux qui possèdent les propriétés nécessaires pour des applications futures sont cependant peu nombreux. Des niobates de formule Ba2LnFeNb4O15 (Ln = lanthanide), de structure bronze quadratique (TTB) susceptibles de présenter un ordre ferroélectrique et un ordre magnétique ont été synthétisés. Les propriétés magnétiques des céramiques proviennent d'une phase secondaire, faisant d'eux des composites multiferroïques. Leur souplesse cristallochimique permet de contrôler les propriétés composites par substitutions cationiques dans la matrice TTB. Afin de compléter l'étude cristallochimique, la croissance de monocristaux de TTB a été entreprise avec succès.
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Roukos, Roy. "Transitions de phases dans des oxydes complexes de structure pérovskite : cas du système (1-x)Na0,5Bi0,5TiO3 - xCaTiO3." Thesis, Dijon, 2015. http://www.theses.fr/2015DIJOS020/document.
Abstract:
Les solutions solides (1-x)Na0,5Bi0,5TiO3 (NBT) – xCaTiO3 (CT) ont été étudiées par diffraction des rayons X, spectroscopie Raman, microscopie électronique à balayage, spectroscopie d’impédance et DSC. Ce sont des matériaux présentant la structure cristalline pérovskite. L’étude révèle la complexité mais aussi la richesse des phénomènes physiques dans cette famille de composés : les séquences des transitions de phases, l’influence du dopant Ca2+ sur les propriétés physico-chimiques du matériau, la relation étroite entre propriétés diélectriques et caractéristiques structurales. Des solutions solides (1-x)NBT – xCT, avec 0 ≤ x ≤ 1,00, ont été synthétisées par voie solide classique puis frittées selon une procédure spécifique dans un milieu confiné pour éviter toute perte de sodium et de bismuth. Les caractéristiques cristallines des solides obtenus imposent clairement de distinguer trois domaines suivant les valeurs de x. En effet, pour les valeurs croissantes de x et à la température ambiante, on observe un premier domaine (Région I, pour x ≤ 0,07) dans lequel le solide obtenu est une solution solide de structure cristalline, de groupe d’espace R3c, identique à celle de NBT pur. Pour les valeurs les plus élevées de x (Région II, pour x ≥ 0,15), le solide obtenu est une solution solide de structure cristalline, de groupe d’espace Pnma, identique à celle de CT pur. Enfin, entre ces deux domaines (Région III, 0,09 ≤ x ≤ 0,13), les solides obtenus sont biphasés, R3c + Pnma, en se limitant aux appellations des groupes d’espacé des phases formées. Dans la région I, lors du chauffage, la séquence des transitions de phases R3c → P4bm → Pm3m est mise en évidence; les températures des transitions se déplacent vers les plus basses températures quand la concentration en Ca2+ augmente. Les solides sont ferroélectriques à l’ambiante puis développent un caractère relaxeur, par coexistence de deux phases, avec l’augmentation de la température. Dans la région II, les solides révèlent un comportement relaxeur dès l’ambiante. Une transition de phase diffuse au sein de la phase orthorhombique Pnma est toutefois mise en évidence ; le solide passe d’un état relaxeur à un état paraélectrique tout en conservant, a priori, la même structure cristalline. Le phénomène de relaxation dans ces composés est expliqué par la formation de micros ou nanorégions polaires. La région III, quant à elle, est caractérisée par l’apparition d’une hystérésis thermique mise en évidence pour la première fois ; elle est expliquée par la relation entre la microstructure cristalline et les propriétés diélectriques. Enfin, l’ensemble de nos résultats a été regroupé dans un diagramme de phase original en composition et en températureThe solid solutions (1-x)Na0,5Bi0,5TiO3 (NBT) – xCaTiO3 (CT) were studied by X-ray diffraction, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy, impedance spectroscopy and DSC. These materials have a perovskite crystalline structure. This study reveals not only the complexity but also the richness of physical phenomena in these compounds: phases transitions sequences, the Ca2+ effect on the physical-chemistry properties and the relation between dielectric properties and crystalline structure. Thereby, (1-x)NBT – xCT solid solutions (0 ≤ x ≤ 1.00) were synthesized by chemical solid route, then they were sintered by a particular procedure in order to avoid sodium and bismuth volatilization. The solid crystalline characteristics obtained prove clearly the necessity to distinguish three fields as a function of x values. First of all, for increasing x at room temperature, there is a first region so called region I (x ≤ 0.07), wherein the crystalline structure of solid solutions obtained has a space group R3c identical to that of pure NBT. For the highest values of x, (Region II, x ≥ 0.15), the solid obtained has a space group Pnma, identical to that of pure CT. Finally, between these two regions, (0.09 ≤ x ≤ 0.13), the solid solutions obtained are biphasic, R3c + Pnma, limited to appellations of the space groups formed phases. In region I, upon heating, phase transition sequence R3c → R3c + Pnma → Pnma was determined; the corresponding transition temperatures move to low values with increasing Ca2+ concentration. These solids are ferroelectric at room temperature and then develop a relaxor character, by coexistence of two phases, with increasing temperature. In region II, these solids reveal a relaxor behavior at room temperature. However, a diffuse phase transition within the orthorhombic phase Pnma has been identified; the solid changes from relaxor to paraelectric while maintaining the same crystal structure. This phenomenon was explained by the formation of micro or nano-polar regions. Region III, demonstrated for the first time, is characterized by thermal hysteresis, and explained by the relation between crystalline microstructure and dielectric properties. Finally, all our results were assembled in an original phase diagram as a function of concentration of Ca2+ dopant and temperature
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Heijboer, Pierre. "Etude des propriétés diélectriques et structurales de monocristaux et céramiques de structure TTB." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0096/document.
Abstract:
Les travaux présentés dans ce manuscrit concernent des niobates de formulation Ba2LnNb4O15 (Ln = La ou Nd) et de structure "Tetragonal Tungsten Bronze" (TTB). Ces travaux se situent à la charnière de la chimie et de la physique des matériaux diélectriques et visent à mettre en relation structure cristalline et propriétés diélectriques. L'étude a été menée sur des TTB élaborés sous forme céramique et monocristalline. Après détermination de conditions optimales de croissance, par fusion de zone en four à image, des sections monocristallines ont été obtenues et caractérisées. Les résultats obtenus suggèrent des liens étroits entre composition, modulations structurales apériodiques et comportement diélectrique. Dans le même temps, deux nouvelles solutions solides céramiques ont été explorées, avec des schémas de substitution différents menant notamment à une réflexion très large sur les liens cristallochimie-ferroélectricité dans cette famille de TTB. Ces solutions solides présentent un crossover relaxeur-ferroélectrique, un comportement original et déjà observé dans d'autres solutions solides issues de cette famille de TTB. Des caractérisations avancées (mesures pyro- et piézoélectriques, cycles de polarisation) et des études structurales résolues en composition et en température ont permis d'établir des diagrammes de phases diélectriques montrant l'existence d'un état ferroélectrique métastable. Finalement, la présence d’une modulation structurale bidimensionnelle a pu être confirmée, dans les monocristaux et dans les céramiques, et l'ensemble des résultats obtenus pointent son implication dans les comportements cristallochimiques originaux rencontrés dans ces TTBThe present work deals with Ba2LnNb4O15 (Ln = La ou Nd) niobates crystallizing with the "Tetragonal Tungsten Bronze" (TTB) structure. These researches, at the interface of chemistry and physics of dieletrics, aim at establishing structure / dielectric properties relationships. They were performed on TTB materials elaborated in ceramic and single crystal forms. Following optimization of growth parameters with an image furnace, single crystals were obtained and characterized. The results obtained suggest that composition, aperiodically modulated structure and dielectric behavior are closely tied in TTBs. Meanwhile, two new ceramic solid solutions with different substitutions schemes were investigated, deepening the insight on crystal-chemistry and ferroelectricity of TTBs. These solid solutions exhibit a relaxor-ferroelectric crossover, an original behaviour previously observed in solid solutions derived from the same family of TTB niobates. Advanced physical characterization (ferro-, pyro- and piezoelectric measurements, polarization loops), and composition/temperature resolved structural studies, allowed for the determination of a dielectric phase diagrams showing the presence of a metastable ferroelectric state. Finally, the existence of a two-dimensional structural modulation in single crystals and ceramics has been confirmed, and the whole set of experimental results points towards its implication in the original dielectric behavior observed in these TTBs
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Castel, Elias. "Synthèse de nouveaux matériaux multiferroïques au sein de la famille des bronzes quadratiques de formule Ba2LnFeNb4O15." Thesis, Bordeaux 1, 2009. http://www.theses.fr/2009BOR13865/document.
Abstract:
Les multiferroïques sont des matériaux dans lesquels plusieurs propriétés ferroïques peuvent coexister, e. g. ferromagnétisme et ferroélectricité. La recherche de tels matériaux fait l'objet d'une activité croissante en raison de l’enjeu majeur qu’ils représentent dans de nombreux domaines (mémoires, spintronique…). Les matériaux qui possèdent les propriétés nécessaires pour des applications futures sont cependant peu nombreux. Des niobates de formule Ba2LnFeNb4O15 (Ln = lanthanide), de structure bronze quadratique (TTB) susceptibles de présenter un ordre ferroélectrique et un ordre magnétique ont été synthétisés. Les propriétés magnétiques des céramiques proviennent d'une phase secondaire, faisant d’eux des composites multiferroïques. Leur souplesse cristallochimique permet de contrôler les propriétés composites par substitutions cationiques dans la matrice TTB. Afin de compléter l'étude cristallochimique, la croissance de monocristaux de TTB a été entreprise avec succèsMultiferroics are materials which possess several ferroic properties, e.g. ferroelectricity, ferromagnetism. The search for multiferroics arises a growing activity, due to their potential applications in memories, spintronic… Yet the materials displaying the adequate properties for future application are very few. Niobates with the formula Ba2LnFeNb4O15, potentially ferroelectric and ferromagnetic, have been synthesized. The magnetic properties of the ceramics are related to a secondary phase, thus making them composite multiferroics. Their crystal-chemical flexibility allows for the composites properties tuning by cationic substitutions into the TTB framework. To complete the crystal-chemical study, the growth of TTB single-crystals was successfully engaged