Synthèse et étude des propriétés physicochimiques des matériaux multiferroïques biphasés PZT/BFO et PZT/CFO

Abstract

En raison des récentes recherches de miniaturisation dans le domaine de l'électronique, les matériaux ferroélectriques ont été rendus très attractifs dans de nombreuses applications grâce à leurs diverses propriétés physiques. Récemment, Les chercheurs portent de plus en plus un intérêt particulier aux matériaux dits multiferroïques qui surmontent les inconvénients des ferroélectriques (FE) et ferromagnétiques (FM) tout en conservant les avantages de ces deux types de matériaux. Dans cette thèse nous nous intéressons à la synthèse et la caractérisation des matériaux multiferroïques à base de plomb. Ainsi, nous avons étudié le système à structure pérovskite PbZr0.52Ti0.48O3 (PZT) dopé au fer et au cuivre et les solutions solides (1-x) PbZr0.52Ti0.48O3-xCoFe2O4 (PZT-CFO) et (1-x) PbZr0.52Ti0.48O3-xBiFeO3 (PZT-BFO). En premier lieu, les céramiques PZT dopées aux ions magnétiques Cu2+ et Fe2+ dans le site Pb2+ et dans le site (Zr4+/Ti4+) sont préparées par la méthode sol gel avec une température de calcination de 700°C. Les résultats de l’étude structurale montrent la coexistence de la phase tétragonale et rhomboédrique. L’étude des propriétés diélectriques montre un comportement indépendant de la fréquence pour les basses fréquences et indiquent une transition de la phase ferroélectrique à la phase paraélectrique. Par ailleurs, un phénomène de résonance piézoélectrique est observé pour les hautes fréquences Dans le cas de la solution solide (1-x)PZT-xCFO, le CFO est synthétisé par la voie solide et les deux composés sont calcinés. Deux cas ont été étudiés : le mélange des deux matériaux est effectué après la calcination et le mélange est effectué avant la calcination. L'affinement Rietveld des diagrammes DRX confirme la formation d'une structure spinelle cubique pour la phase ferrite (CFO) et tétragonale avec une structure pérovskite rhomboédrique pour la phase ferroélectrique (PZT). Les résultats des études MEB montre une distribution non uniforme des grains de CFO dans les composites étudiées. La constante diélectrique augmente avec la teneur en CFO, avec l’apparition d’un phénomène de la relaxation diélectrique. Les résultats DRX des composites (1-x)PZT-xBFO montre la présence de phases pures PbZr0.52Ti0.48O3 et BiFeO3. Ces résultats sont confirmés par la spectroscopie Raman. La valeur de constante diélectrique ɛmax augmente avec l'augmentation de teneur en BFO dans les composés (1-x)PZT-xBFO et les pertes diélectriques augmentent.