Elaboration et caractérisation physico-chimique des matériaux céramiques de type pérovskite: BT:Mg et LN:Y

Abstract

Les matériaux ferroélectriques de type pérovskite BaTiO3 et LiNbO3 présentent un grand intérêt en raison de l'existence des phases ferroélectriques, et la possibilité de modifier leurs propriétés physicochimiques par de nombreuses substitutions ioniques. De plus ces matériaux présentent des propriétés physiques qui en font des matériaux très utilisés dans de nombreuses applications dans différents domaines. Ce travail concerne la synthèse et l’étude des propriétés physico-chimiques des matériaux pérovskites de type BT:Mg et LN:Y (composition congruente et stœchiométrique) sous forme de poudre. L’intérêt de ce travail, à porté sur l’étude du rôle des dopants (ou substituants), de leur incorporation dans la structure cristalline hôte et l’étude de leurs effets sur les propriétés physico-chimiques et diélectriques de ces matériaux. Les résultats obtenus montrent que le Mg affecte la symétrie du BaTiO3. En effet l’insertion du Mg diminue la quadracité de la maille des composés BMxT conduisant à une transition de la phase quadratique vers une phase pseudo-cubique pour x ≤ 5% en Mg. Au-delà de 20% en Mg, on obtient la saturation de substitution de Ba par Mg, ce qui se traduit par la coexistence de la phase quadratique isotype de BT avec quelques raies de la phase hexagonale MT, en plus de l'apparition importante de phases secondaires. Les études physiques montrent l’influence de Mg sur les propriétés de BT. En effet, les caractérisations diélectriques indiquent clairement l'effet du Mg sur la diminution des pertes diélectriques à comparer avec celle du BT pur. L’insertion de Mg améliore la valeur de ɛr max de BMxT et augmente le caractère diffus de la transition. Pour x > 15%, la température Tm augmente jusqu'à Tm = 130°C (Tc de BT) et la constante diélectrique relative ɛr atteint une valeur maximale de ɛr max de 7300 pour le composé Ba0.6 Mg0.4TiO3 (x = 40% en Mg). Les caractérisations structurales montrent que l'incorporation du dopant (Y) dans la maille du LN induit une déformation du réseau cristallin. Jusqu'à 2.5% mol, l’Y substitue le Li (site A). L’incorporation d’Y dans le LN permet de diminuer le nombre des défauts intrinsèques (Nb en anti-site,) du matériau LN indiquant que l’Y substitue le Nb en anti-site. Ceci confirme le modèle de lacune de niobium et de lithium proposé par Abdi et al.