Synthèse et caractérisations physico-chimiques des matériaux céramiques à constante diélectrique colossale CaCu3Ti4O12 dopé au Zinc et les composites (1-x) CaCu3Ti4O12-xPbTiO3 et (1-x) CaCu3Ti4O12-xPb0.8La0.2Ti0.95O3

Abstract

Récemment les recherches portent de plus en plus sur la classe des ferroélectriques caractérisés par leurs capacité et polarisation rémanente qui les rendent applicable dans divers domaines. Parmi ces matériaux on trouve l’oxyde de titanate de cuivre et de calcium qui a fait l’objet de plusieurs études en raison de ces propriétés capacitives importantes. Ce travail de thèse est consacré à la synthèse et à la caractérisation physico-chimiques des matériaux ferroélectrique, a constante diélectrique colossale, de type CaCu3Ti’4O12 dopés par le Zinc CaCu3-xZnxTi4O12, (CCZnxTO) et/ou sous forme du composite (1-x) CCTO-xPT de formule (1-x) CaCu3Ti’4O12-xPbTiO3 et du composite [(1-x) CCTO-xPL0.2T]de formule (1-x)CaCu3Ti’4O12-xPb0.8La0.2Ti0.95O3 élaborés par différentes méthodes. Les composés (1-x) CCTO-xPT, ont été synthétisés par voie hybride (solide-sol-gel). La diffraction des rayons X a montré la coexistence de deux phases : cubique (CCTO) et tétragonale (PT). Les propriétés diélectriques, mesurées en fonction de la température, montrent la présence de trois anomalies diélectriques à T1 et T2 relatives à CCTO ayant un comportement ferroélectrique, tandis que l’anomalie à T3 représente la température de transition de phase attribuée à PT. D’autre part l’addition de PT a permis une diminution des pertes diélectriques. La caractérisation structurelle des matériaux CCZnxTO, synthétisés par voie solide, a révélé la présence d’une seule phase pérovskite cubique, sans détection de micro-phases secondaires, pour tous les pourcentages étudiés. L’introduction du zinc a diminué la taille des grains, ainsi que les pertes diélectriques en revanche il a amélioré la constante diélectrique. L’étude de l’impédance de ces matériaux a révélé la présence d’une grande polarisation au niveau des joints de grains et des interfaces. A propos des composés (1-x) CCTO-xPL0.2T, ils ont été élaborés par voie hybride (solide-solgel). Les résultats de la diffraction des Rayons X ont montré la coexistence de deux phases pures cubique(CCTO) et pseudo-cubique (PL0.2T) , sans présence de phase secondaires. Quand x augmente la taille des grains diminue et devient relativement régulière. L’étude de la constante diélectrique en fonction de la température, a montré la présence de trois anomalies diélectriques, et en fonction de la fréquence, la constante diélectrique augmente lorsque la fréquence augmente en passant par un maximum indiquant le phénomène de résonance.