Croissance, caractérisations et étude des propriétés physiques de films minces du matériau ferroélectrique Na₀,₅Bi₀,₅TiO₃

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

radiofréquences, couches minces, matériaux ferroélectriques, dépôt par laser pulsé

Mots-clés

Microondes - Applications scientifiques - Thèses et écrits académiques,

Optique - Applications scientifiques - Thèses et écrits académiques,

Matériaux piézoélectriques - Thèses et écrits académiques,

Couches minces ferroélectriques - Thèses et écrits académiques

Ce travail est consacré à l'élaboration par ablation laser et à la caractérisation de couches minces épitaxiées du matériau ferroélectrique sans plomb Na₀,₅Bi₀,₅TiO₃ (NBT). Dans un premier temps, nous avons déterminé les conditions de synthèse de couches minces monophasées de NBT, étape délicate où un contrôle rigoureux de la composition chimique est nécessaire afin d'éviter l'apparition de phases secondaires (pyrochlore, phases d'Aurivillius...). Les premières mesures électriques macroscopiques et à l'échelle locale ont permis d'attester du comportement ferroélectrique des films préparés, validant ainsi nos conditions de synthèse. Dans un second temps, la recherche systématique d'une croissance épitaxiale a été visée. Pour atteindre cet objectif, divers substrats monocristallins (Al₂O₃, MgO...) ont été utilisés, dans une logique de compatibilité avec des applications futures dans le domaine de l'optique et des hyperfréquences. En particulier, les propriétés physiques (optiques et hyperfréquences) d'une couche mince de NBT épitaxiée sur MgO ont été déterminées. En outre, l'utilisation d'électrodes de platine présentant différentes orientations (i.e., (100), (110), et (111)) ont permis de moduler l'orientation de NBT et d'accéder partiellement à l'anisotropie des propriétés (principalement électriques) du matériau élaboré. En d'autres termes, cette étude a permis de mettre en exergue des relations orientation/microstructure/propriétés électriques locales et macroscopiques, particulièrement intéressantes pour ces films de NBT.