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Dupuis, Sébastien. Etude de la solution solide Ba1-xSrxTiO3-delta : synthèses et caractérisations structurales et microstructurales des nanopoudres et des nanocéramiques obtenues par frittage spark plasma sintering. Influence de la composition et de la source en titane sur les propriétés électriques colossales

Dupuis, Sébastien (2015). Etude de la solution solide Ba1-xSrxTiO3-delta : synthèses et caractérisations structurales et microstructurales des nanopoudres et des nanocéramiques obtenues par frittage spark plasma sintering. Influence de la composition et de la source en titane sur les propriétés électriques colossales.

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Résumé en francais

Depuis le début du XXIème siècle, les systèmes électroniques embarqués sont utilisés quotidiennement. Cette avancée technologique a été rendue possible grâce au développement de condensateurs plus petits, légers et performants. Afin de concevoir de nouvelles applications (récupérateurs d'énergie, actionneurs électriques...) et d'améliorer celles existantes, il est nécessaire d'accroître les rendements énergétiques de ces composants. Le développement de condensateurs céramiques à base d'oxyde de structure pérovskite possédant un couple permittivité élevée/perte faible, tente de relever ce challenge technologique. Dans ce contexte, la synthèse de nanoparticules de Ba1-xSrxTiO3 (0 < = x < = 1) par chimie "douce", a été étudié. Deux sources de titane (TiOCl2 et TiCl3) ont été utilisées et les études structurales et microstructurales ont été réalisées sur les différents oxydes obtenus. Les céramiques nanostructurées densifiées ont été élaborées par frittage SPS, technique permettant de limiter la croissance granulaire. Pour obtenir un comportement capacitif, ces différentes céramiques ont subi un traitement thermique en atmosphère oxydante et les propriétés électriques, fonction de la composition et du précurseur, sont comprises entre 10 3 [10 puissance 3] et 8.10 5 [8.10 puissance 5] pour les permittivités, associées à des pertes inférieures à 5%. Les mesures en spectroscopie d'impédance en fonction de la température nous ont permis d'appliquer certains modèles physiques comme, Debye, UDR, THP et IBLC à nos systèmes, afin de relier les propriétés électriques à la composition. Nous avons pu montrer qu'il existe une relation entre pouvoir capacitif et taux de strontium. Une diminution de la polarisation par sauts d'électrons a été associée à une dégradation de la polarisation interfaciale entre les grains et les joints de grains lorsque la teneur en strontium augmente. Cela conduit également à un changement de mécanisme de conduction par sauts d'électrons. Nous avons pu montrer que les distances de ces sauts, fixes et confinées entre plus proches voisins (modèle NNH) pour les céramiques riches en strontium, sont délocalisées et s'étendent sur des distances de 3 à 4 nm (modèle VRH), pour les céramiques riches en baryum. La substitution Ba-Sr s'avère donc être un levier expérimental efficace dans le contrôle des propriétés électriques de matériaux à permittivité colossale.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Guillemet-Fritsch, Sophie
Dufour, Pascal
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des MATériaux (CIRIMAT), UMR 5085
Mots-clés libres :Titanate - Permittivité colossale - Spark plasma sintering - Nanocéramique
Sujets :Sciences des matériaux
Déposé le :03 Dec 2020 13:59