PbZrO3 - Thèses

Structure et propriétés d’un
antiferroélectrique modèle :
PbZrO3
Thèse présentée le 26 septembre 2014 par
Romain FAYE
pour l’obtention du grade de docteur de l’École Centrale Paris
Spécialité : sciences des matériaux
Laboratoire: Structures, Propriétés et Modélisation des Solides,
unité mixte CNRS/École Centrale Paris
devant un jury composé de (par ordre alphabétique) :
E. DEFAY Ingénieur Chercheur, CEA-LETI, Grenoble Rapporteur (Président)
P-E. JANOLIN Enseignant Chercheur, École Centrale Paris Encadrant de thèse
J. KREISEL Professeur, Centre de recherche Gabriel Lipp-
mann, Luxembourg
Examinateur
D. LUPASCU Professeur, Université de Duisbourg-Essen, Alle-
magne
Rapporteur
M. MAGLIONE Directeur de recherche, ICMCB-CNRS, Bordeaux Examinateur
Numéro d’ordre : 2014ECAP0047

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iii

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Table des matières
Liste des figures vi
Liste des tableaux xi
Introduction 1
1 Étude de PbZrO3sans champ électrique appliqué 5
1.1 La structure de PbZrO3.............................. 5
1.1.1 Historique de la détermination de la structure de 1935 à 1983 . . . . . 5
1.1.2 Notre affinement de la structure de PbZrO3à température ambiante . 10
1.1.3 Affinement de la structure de PbZrO3à10K .............. 19
1.2 PbZrO3en fonction de la température . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.2.1 Coefficient de dilatation thermique et évolution des paramètres pseudo-
tétragonaux................................. 21
1.2.2 Constante diélectrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.2.3 Calorimétrie différentielle à balayage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
1.2.4 La structure de la phase intermédiaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
1.3 Conclusion ..................................... 36
2 PbZrO3sous application de champ électrique 37
2.1 Comportement ferroélectrique de la phase intermédiaire . . . . . . . . . . . . 38
2.2 Domaine d’existence de la phase intermédiaire sous champ . . . . . . . . . . 40
2.2.1 Mesures diélectriques sous champ électrique . . . . . . . . . . . . . . 40
2.2.2 Mesure DSC sous champ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.2.3 Mesure DRX sous champ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.3 Phase induite à température constante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.3.1 Existence d’un champ critique pour induire la phase intermédiaire . . 48
2.3.2 Transition structurale induite par le champ électrique . . . . . . . . . . 52
2.3.3 Transition de phase endothermique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.4 Conclusion ..................................... 57
3 PbZrO3sous pression 59
3.1 Effet de la pression sur les perovskites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.1.1 PbZrO3sous pression : littérature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.1.2 PbZrO3sous pression : étude synchrotron . . . . . . . . . . . . . . . . 62
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