Influence de la direction de polarisation sur la coexistence de phases et la structure en domaines du ferroélectrique - relaxeur Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 : une étude sur monocristal par diffraction des rayons X et diffusion Raman

Influence of the direction of polarisation on the phase coexistence and the domain structure of the ferroelectric - relaxor Pb(Zn1/3Nb2/3)O3 : a single crystalline study by X-ray diffraction and Raman scattering

• Auteur / Autrice : Alexandre Lebon
• Direction : Gilbert Calvarin, Hichem Dammak
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de structures, propriétés et modélisation des solides (Gif-sur-Yvette, Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pérovskite

Ferroélectricité

Résumé

Pb(ZnI/3Nb2/3)03 (PZN) appartient à la famille des pérovskites complexes au plomb. C'est un ferroélectrique - relaxeur dont les propriétés électromécaniques remarquables justifient une étude en fonction de la direction de polarisation. En effet, bien que le moment dipolaire spontané soit parallèle à une direction <111>, ses propriétés piézoélectriques sont optimisées avec un cristal polarisé suivant une direction [001]. En l'absence de champ, la transition de phase cubique → rhomboédrique est diffuse en température et démarre à Tc = 385 ± 5 K. Des microdomaines rhomboédriques en nombre croissant se forment au sein de la phase cubique et pavent tout le cristal autour de 330 K. Au-dessous de Tc, l'application d'un champ électrique suivant [111] induit un état complexe constitué de macrodomaines rhomboédriques, de quelques dizaines de microns, qui sont séparés par des régions qui diffusent la lumière et sont contenues dans des plans {110}. Pour la direction [001], l'application d'un champ électrique induit une coexistence de phases monoclinique - quadratique. Un arrangement de 4 microdomaines monocliniques ordonnés symétriquement par rapport a la direction du champ a été obtenu au cours de processus de polarisation en descente sous champ. L'ensemble de nos données ont permis de construire un diagramme (E- T) pour la direction [00 l]. Enfin, sur la base de résultats de diffraction, une symétrie quadratique a été proposée pour les nanodomaines polaires a l'origine de la relaxation.

Pb(Zn1l3Nb2/3)03 (PZN) is a complex lead based perovskite. This ferroelectric relaxor exhibits remarkable electromechanical properties that make necessary a study as a function of the direction of polarisation. In fact, even though the spontaneous polarisation is parallel to a <111> direction, its piezoelectric properties are optimised when the crystal is polarised along [001]. Spontaneously, the cubic → rhombohedral phase transition that occurs at Tc = 385 ± 5 K is diffuse in temperature. Rhombohedral microdomains appear within the cubic phase, as their number increases, they occupy all the crystal around 330 K. Below Tc, the application of an electric field along [111] induces a complex structure of rhombohedral macrodomains. These macrodomains of a few tens of microns are separated by regions that diffuse light and that belongs to {11O} plans. As the [001] direction of the applied electric field is concerned, a Monoclinic tetragonal phase coexistence is induced. In a field cooling process, a structure of 4 monoclinic microdomains is ordered symmetrically with respect to the direction of the electric field. All , our data enabled to build an electric field - temperature diagram (E-T) along [001]. At last, on the basis of structural data, a tetragonal symmetry is proposed for the nanopolar regions that give way to dielectric relaxation.