Étude de l'effet de la pression sur les relaxeurs Na0. 5/Bi0. 5/TiO3 et PbMg0. 33/Nb0. 66/O3 ainsi que PbMg0. 33/Nb0. 66/O3-PbTiO3 par diffusion Raman et diffusion des RX

High pressure investigations of the relaxors Na0. 5/Bi0. 5/TiO3 and PbMg0. 33/Nb0. 66/O3 and the solid solution PbMg0. 33/Nb0. 66/O3-PbTiO3 using Raman spectroscopy and X-ray scattering imaging

• Auteur / Autrice : Bacem Chaabane
• Direction : Guy Lucazeau, Jens Kreisel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Grenoble INPG
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale matériaux et génie des procédés (Grenoble199.-2008)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des matériaux et du génie physique (Grenoble) - Laboratoire d'électrochimie et de physicochimie des matériaux et des interfaces (Grenoble1995-....)

Résumé

Les ferroélectriques relaxeurs (relaxeurs) de structure perovskite mixte, avec la formule A'A"BO3 ou AB'B"O3, possèdent des propriétés physiques particulières reliées à la présence de structures locales. Dans la présente thèse, nous avons étudié l'effet du paramètre haute pression sur la structure de quelques exemples de relaxeurs. Premièrement, nous avons étudié PbMg1/3Nb2/3O3 (PMN) et Na1/2Bi1/2TiO3 (NBT) sous haute pression par diffusion des rayons X. Des modifications importantes de la structure moyenne en fonction de la pression sont observés. PMN subit une transition de phase de la phase basse pression cubique vers une phase haute pression rhomboédrique, caractérisée par un déplacement antiferroélectrique à longue protée. NBT subit des transitions de phase, de la phase basse pression rhomboédrique vers un phase orthorhombique, puis vers une phase haute pression quadratique. Pour les deux composés, de la diffusion diffuse a été observée à basse pression. Cette diffusion diffuse est due aux zones d'ordre polaire caractéristiques des relaxeurs et disparaît à haute pression suggérant la disparition des zones d'ordre polaire sous l'effet de la pression. Deuxièmement, nous avons étudié la solution solide PbMg1/3Nb2/3O3-PbTiO3 (PMN1-x-PTx), pour les compositions x= 0. 1, 0. 2, 0. 3 et 0. 35, sous haute pression par spectroscopie Raman. Les spectres Raman présentent des changements importants dus à des modifications structurales. En particulier l'apparition d'une nouvelle raie spectrales fine pour toutes les compositions étudiées nous a permis de construire un diagramme de phase x-p préliminaire, caractérisé par des phase haute pression non cubique.

Relaxor ferroelectrics (relaxors) of a mixed perovskite structure, with the formula A'A"BO3 or AB'B"O3, possess peculiar physical properties related to an intrinsic nano-scaled local structure. The usual approach towards the understanding of the properties of relaxors is through their chemical composition- or temperature-dependent behaviour. In this thesis we have studied the effect of the parameter high pressure on the structure of some examples of relaxors. First, we have investigated the PbMg1/3Nb2/3O3 (PMN) and the Na1/2Bi1/2TiO3 (NBT) under high pressure using X-ray scattering imaging. Large structural modifications with increasing pressure are observed. PMN undergo a phase transition from the low pressure cubic phase to a high pressure rhombohedral phase, characterized by an antiferroeclectric ordering. NBT undergo two phase transitions, from the low pressure rhombohedral phase to an orthorombic phase, then to a high pressure tetragonal phase. For both compounds, a diffuse scattering is observed at low pressure. This diffuse scattering is due to the relaxor-characteristic polar nanoregions and disappears with increasing pressure suggesting a pressure induced disappearance of the polar nanoregions. Second, we have investigated the solid solution PbMg1/3Nb2/3O3-PbTiO3 (PMN1-x-PTx), for the compositions x= 0. 1, 0. 2, 0. 3 and 0. 35, under high pressure using Raman spectroscopy. The observed spectral changes are important and point to pressure induced structural modifications. The appearance of a new sharp band for all investigated PMN1-x-PTx compositions allowed us to construct a partial x-p phase diagram which is characterized by a high pressure non-cubic phase.