Compétitions cationiques dans les pérovskites au bismuth (Bi,Pb)(Sc,Ti,Fe)O3 : influence sur les ordres polaire et magnétique
Institution:
Châtenay-Malabry, Ecole centrale de ParisDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
Complex perovskite structures derivated from AB03 structure are mainly known for their electrical properties. They can be used in capacitors, Random Access Memories (FeRAM), actuators. . . The insertion of a magnetic cation on the B-site allows the creation of multiferroic materials in which polar and magnetic orders coexist. These multifunctional materials have all the potential applications of both their properties. In addition, a whole range of new applications can be envisaged via the coupling between these orders (if it exists). For instance, they can be used in multiplestate memory elements, ir which data is stored both in the electric and the magnetic polarizations, or novel memory media, which might allow the writing of a ferroelectric data bit and the reading of the magnetic field generated by association. Aside from the potential applications, the fundament" physics of multiferroic materials is rich and fascinating. From the study of solid solutions(1-x)BiSc03-xPbTi03, (1-x)BiFe03-xPbTi03 et Bi1-xPbxFe03, we tried to understand the effect of chemical substitution on structure and properties of these materials. X-ray and Neutron diffraction studies with respect to substitution x and temperature, associated to magnetic measurements, allowed us te bring to light the existence of an energitical competition between polar and magnetic orders affecting magnetoelectric properties. Moreover, we evidenced the role of the cation nature on long-range and short-range crystallographic structure of solid solutions studied and notably on the existence and stability of low-symmetry phases in drawn phase diagrams ("Morphotropic Phase Boundaries").
Abstract FR:
Les perovskites complexes derivees de la structure AB03 sont principalement connues pour leurs proprietes electriques. Elies trouvent leurs applications dans les condensateurs, les memoires non volatiles (FeRAM), les actuateurs. . . En playant sur Ie site B un cation magnetique, il est possible d'obtenir des materiaux multiferro'iques dans lesquels ordres polaire et magnetique coexistent. Ces materiaux dits multifonctionnels presentent I'avantage de pouvoir etre utilises pour chacune de leur propriete de fayon independante ou au contraire en beneficiant du couplage (s'il existe) entre ces ordres. Lis ouvrent des perspectives d'applications tres ambitieuses notamment en spintronique pour de nouvelles generations de memo ires par exemple, et sont egalement tres interessants du point de vue fondamental, car la comprehension de ces systemes reste en effet un veritable challenge. Au travers de I'etude des solutions solides (1-x)BiSc03-xPbTi03, (1-x)BiFe03-xPbTi03 et Bi1-xPbxFe03 nous avons tente de comprendre I'influence de la substitution chimique sur la structure et les proprietes de ces materiaux. Les etudes par diffraction des RX et des neutrons en fonction de la substitution x et de la temperature, associees a des mesures magnetiques, nous ont perm is de demontrer I'existence d'une competition energetique entre ordres polaire et magnetique dans ces composes affectant les proprietes magneto-electriques. De plus, nous avons mis en evidence Ie role de la nature des cations sur la structure cristallographique moyenne et locale des solutions solides formees, et notamment sur I'existence et la stabilite de phases de basses symetries dans les diagrammes de phases ainsi construits.