Apport de la spectrometrie d'absorption x a l'etude des modifications de structures electronique et atomique dans differents oxydes (quartz, dioxyde de cerium, sesquioxyde d'yttrium, niobate de potassium) : defauts de structure et transition de phase

Contribution of x-ray absorption spectrometry to atomic and electronic structure modification study in oxides (quartz, cerium dioxide, yttrium sesquioxide, potassium niobate): structural defects and phase transition

• Auteur / Autrice : LUDOVIC DOUILLARD
• Direction : Jean-François Pétroff, Jean-Paul Duraud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1994
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Nous avons etudie les modifications de structures atomique et electronique induites par des defauts ou une transition de phase dans des oxydes. Les cas analyses sont des defauts d'irradiation dans le quartz, des defauts de substitution dans des solutions solides dioxyde de cerium sesquioxyde d'yttrium, des defauts de stchiometrie dans du niobate de potassium et la transition de phase alpha beta du monoxyde de plomb. Ces modifications de structures sont etudiees experimentalement par spectrometrie d'absorption x: xanes, exafs. Dans chaque cas, nous avons mis en uvre des techniques adaptees, capables d'extraire les informations physiques des spectres experimentaux: methodes des cumulants, modele d'interactions de configurations et modele des liaisons fortes. L'etude de la reponse du quartz a un bombardement d'ions energetiques en regime d'excitation electronique permet de distinguer deux regimes d'endommagement. Un bombardement par des ions de faible numero atomique se revele equivalent a une irradiation gamma: creation de defauts ponctuels. Des ions de masse plus importante produisent une amorphisation progressive du materiau. Dans les solutions solides de type c du systeme dioxyde de cerium sesquioxyde d'yttrium, les atomes dopants ce se trouvent au centre d'un defaut de substitution. Ces defauts resultent des deformations locales consecutives aux occupations selectives des lacunes constitutionnelles du sesquioxyde d'yttrium par des atomes o. Les defauts de stchiometrie du niobate de potassium ont ete analyses en termes de modifications de la structure electronique du solide. Les resultats experimentaux sont compatibles avec une evolution de la structure perovskite vers une structure de type bronze quadratique. Nous avons montre la faisabilite du suivi dynamique d'une transition de phase a l'echelle atomique. L'exemple considere est celui de la transition du monoxyde de plomb. Les mesures d'absorption x resolues en temps suggerent un mecanisme en deux temps: mouvements des atomes o, puis mouvements des atomes pb