Microstructure et propriétés de détection de films minces de LaMO3 (M=Co,Fe)

Microstructure and sensing properties of LaMO3 (M=Co, Fe) thin films

• Auteur / Autrice : Mateusz Jedrusik
• Direction : Christine Leroux, Agnieszka Kopia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 09/12/2019
• Etablissement(s) : Toulon en cotutelle avec AGH University of Science and Technology (Cracovie, Pologne)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mer et Sciences. ED 548 (Toulon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP) (Marseille, Toulon)
• Jury : Président / Présidente : Janusz Konstanty
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christine Leroux, Agnieszka Kopia, Janusz Konstanty, Agnieszka Cieplinska-Twardowska, Sylvie Hebert, Madjid Arab, Franck Berger, Wojciech Maziarz
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Agnieszka Cieplinska-Twardowska, Sylvie Hebert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux nanostructurés

Capteurs (technologie)

Couches minces

Mots clés libres

Films minces

Pérovskites

Capteurs de gaz

Thin films

Perovskites

Gas sensors

Résumé

Des films minces de LaCoO3 et LaFeO3 ont été déposés sur des substrats de Si, YSZ cubique et YSZ quadratique, par PLO. Le but était d'obtenir des films minces nanocristallins sensible à NO2. Les films minces déposés sur YSZ ont été étudiés comme couches sensibles dans des capteurs résistifs et minces déposés sur YSZ ont été étudiés comme couches sensibles dans des capteurs résistifs et électrochimiques. Les films ont été caractérisés par ORX, MES, AFM, XPS, MET-EDS. Une température de dépôt de 850°C permet d'obtenir des films minces monophasés et nanocristallins, avec un faible nombre de gouttes en surface, and sans fissures. Les films minces LaCoO3 et LaFeO3 ont respectivement des structures rhomboédrique et orthorhombique. Ils sont non-stoichiométriques, avec une formule chimique LaM0_8O3-0. Les facettes cristallographiques exposées aux gaz sont {101 }0 ={001 }c pour LaFeO3 et {2-1 O}H ={101 }c pour LaCoO3 , sur C-YSZ. Les films minces LaFeO3 ont montré une très grande sensibilité à NO2, une bonne réponse même à température ambiante, ainsi qu'une sélectivité à NH3 et CO. Les films LaCoO3 ont faiblement réagi à NO2. En tant que capteur électrochimique, LaFeO3 sur T-YSZ a montré de bonnes performances, ouvrant le champ de capteurs sur support flexible.

Thin films of LaCoO3 and LaFeO3 were deposited on Si, YSZ cubic and YSZ tetragonal substrates. using Pulsed Laser Deposition. The aim was to produce nanocrystalline thin films sensitive towards NO2. The thin films deposited on YSZ were investigated as sensing electrode in chemical and electrochemical sensors. The thin films were characterized by XRD, SEM, AFM, XPS, TEM coupled with EDS. A deposition temperature of 850°C led to single phased nanocrystalline thin films, with a low number of droplets on the surface, and without cracks. The thin films LaCoO3 and LaFeO3 have respectively rhombohedral and orthorhombic structures. They are non-stoichiometric, with a chemical formula LaM08O3-0. The crystallographic facets exposed to the gas are {101 }0 ={001 }c for LaFeO3 and {2-1 O}H ={101 }c for LaCoO3 . on C-YSZ. The LaFeO3 thin films showed very high sensitivity to NO2 , good response even at ambient temperature as well as selectivity towards NH3 and CO. LaCoO3 thin films weakly reacted to NO2. ln electrochemical sensors, LaFeO3 on T-YSZ substrate had good performances, opening the field for new electrochemical sensors on flexible substrates.