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Élaboration et étude d'hétérostructures épitaxiales bicouches Bi-Fe-0- Bi₃.₂₅La₀.₇₅Ti₃0₁₂ comme système multiferroïque performant.

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Gautreau, Olivier (2008). Élaboration et étude d'hétérostructures épitaxiales bicouches Bi-Fe-0- Bi₃.₂₅La₀.₇₅Ti₃0₁₂ comme système multiferroïque performant. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'énergie et des matériaux, 250 p.

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Résumé

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Les matériaux multiferroïques présentant simultanément un ordre ferroélectrique et un ordre magnétique constituent une classe de matériaux des plus intéressantes et prometteuses en termes de dispositifs innovateurs et en ce qui concerne la physique et la science des matériaux de leur réponse fonctionnelle. Parmi ces matériaux multiferroïques, le BiFe03 est l'un des plus étudiés actuellement car il est intrinsèquement ferroélectrique et antiferromagnétique avec des températures de Curie (Tc ~ 830 °C) et de Néel (TN ~ 370 °C) toutes deux très élevées, lui conférant un caractère multiferroïque à. température ambiante. Pour son intégration au sein de dispositif, un tel matériau multiferroïque doit disposer des caractéristiques principales suivantes: (i) une forte résistivité électrique, (ii) une grande polarisation électrique, (üi) une bonne résistance à la fatigue ferroélectrique, (iv) ainsi qu'une haute aimantation à saturation. Actuellement, la mise en forme du BiFe03 satisfaisant le mieux aux exigences mentionnées• précédemment est sous forme de couche mince épitaxiale pour laquelle le BiFe03 demeure multiferroïque à température ambiante et possède de hautes amplitudes de polarisation et d'aimantation à saturation. Toutefois, compte tenu de la faible stabilité du BiFe03, les défauts structuraux créés lors de sa synthèse réduisent la résistivité et la résistance à la fatigue ferroélectrique des couches minces d'une part et compromettent la nature intrinsèque du BiFe03 d'autre part, rendant donc difficile de prétendre que les excellentes propriétés magnétiques obtenues sont des propriétés du BiFe03. L'objectif principal de ce travail est d'élaborer un système multiferroïque performant à température ambiante à base de couches minces épitaxiales de BiFe03 remédiant aux limitations énoncées ci-dessus. Nous proposons: d'étudier la synthèse sur substrat SrTi03 recouverts de SrRu03 et orientés (001) et (111), d'héterostructures épitaxiales multiferroïques à base de couches minces de BiFeO3 et de Bi₃.₂₅La₀.₇₅Ti₃0₁₂ (BLT) par ablation laser, en particulier de multicouches [γ-Fe203 - BiFe03] (nanocomposite auto-assemblé) / BLT, d'en caractériser les propriétés structurales et multiferroïques et de les comparer à celles des composantes monophasées considérées individuellement. Ici, les couches de BLT permettent 1 'amélioration de la résistivité et de la résistance à la fatigue ferroélectrique. Nous détermitions aussi sous quelles conditions des inclusions nanométriques épitaxiales de γ-Fe20 3 se développent au sein de la matrice de BiFe03 lors de la relaxation des contraintes épitaxiales imposées au BiFe03 par un fort désaccord de maille avec le BLT, pour en améliorer les propriétés magnétiques. Les propriétés structurales des couches minces composant ces hétérostructures (orientations cristallographiques des phases, qualité cristalline, états de contrainte et morphologie) sont caractérisées par diffraction des rayons X et microscopie à force atomique et les propriétés multiferroïques ( ferroélectricité et magnétisme) aux échelles macroscopique et nanométrique à l'aide d'un analyseur de. propriétés ferroélectriques et de la magnétométrie classique [PPMS («Physical Property Measurement System» en anglais) et SQUID ( «Superconductor Quantum Interference Deviee» en anglais)], ainsi que par microscopies à forces piézoélectrique et magnétique, respectivement.

Type de document: Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Pignolet, Alain
Mots-clés libres: matériaux multiferroïques; BiFeO3; couches minces;
Centre: Centre Énergie Matériaux Télécommunications
Date de dépôt: 28 févr. 2018 15:22
Dernière modification: 28 févr. 2018 15:22
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/6834

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