Utilisation de la haute pression comme moyen de dopage ''propre'' d'oxydes de cobalt

The use of high-pressure as a means of ''clean'' doping of cobalt oxydes

• Auteur / Autrice : Catalin Popescu
• Direction : Nita Dragoë, Loreynne Pinsard-Gaudart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectrométrie EXAFS

Rayons X -- Diffraction

Hautes pressions

Mots clés libres

Haute pression, cellule à enclumes de diamant, diffraction de rayon x, montage experimental

EXAFS, transition de phase, module d'incompressibilité, equation d'Etat

Résumé

L'objectif de cette thèse a été de réaliser des corrélations entre la pression externe et le dopage. Premièrement, nous avons développé un montage expérimental de diffraction sous pression, au laboratoire, en utilisant comme source de rayons X un tube scellé. L'installation est conçue en mode dispersif d'angle et est constitué d'un générateur classique équipé d'un tube scellé à anticathode de Mol Ag. Afin de la focaliser, la source de rayons X est couplée à un mono capillaire AXCO muni d'un filtre K~. Un gain en intensité d'environ 7 a été estimé et la divergence est de 0,21°. Afin de valider notre installation, deux composés de référence: NaCI et LaB6 ont été utilisés. Nous avons déterminé les équations d'état de ces composés et celles-ci ont ensuite été comparées avec les résultats existants dans la littérature. La comparaison a révélé un bon accord, ce qui montre la bonne qualité du montage expérimental développé au laboratoire. Une fois l'installation validée, une étude de diffraction sous pression a été menée sur des cobaltites non-dopées ou dopées au manganèse. Un des buts de cette partie de la thèse a été de corréler la pression externe et la pression interne. Nous avons ainsi trouvé qu'un dopage au manganèse de 70% correspond à appliquer une pression de 3,1 GPa. Une étude complémentaire, d'absorption des rayons X sur les mêmes composés, a été menée. En comparant l'évolution de la distance cobalt¬cobalt équivalente au paramètre a pour le même taux de sodium par les deux techniques nous obtenons un comportement similaire. Les résultats obtenus ont donc montré une bonne correspondance entre EXAFS et DRX.

The purpose of this work was to establish the correlations between the external pressure and doping. First, we developed a High-Pressure X-ray diffraction setup under pressure, in the laboratory, using an X-ray tube as source. The installation is conceived in angle dispersive setup with classic generator equipped with a MolAg anticathode. Single-capillary AXCO X-ray optics with a K~ filter was used. An intensity gain up to about seven orders of magnitude was observed while the divergence was estimated to 0,21°. Two references compounds (NaCI and LaB6) were used with the aim of validate our instrument. We determined their equation of state which was then compared with the reported references. The comparison showed a good agreement between our results and the reported results that proved the good quality of our X-ray diffraction setup. After validate the installation, a diffraction study under pressure for sodium cobaltites non-doped or manganese doped has been carried out. The aim of the study was to correlate the external pressure with the internaI pressure. The results showed that a manganese doping of 70% correspond to a pressure of 3. 1 GPa. A complementary study of X-ray absorption was carried to complete our results. We compared the evolution of the cobalt-cobalt distance (parameter a) for the same concentration of sodium by the two methods and a similar evolution was obtained. These results showed a good agreement between XAS and XRD.