Etude des propriétés structurales et magnétiques de composés multiferroïques à base de BiFeO3

Study of structural and magnetic features of multiferroic BiFeO3 based materials

• Auteur / Autrice : Manel Missaoui
• Direction : Nirina Randrianantoandro, Maud Barré, Sandrine Coste, Mohamed Ellouze
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux
• Date : Soutenance le 09/10/2020
• Etablissement(s) : Le Mans en cotutelle avec Université de Sfax (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Molécules et Matériaux du Mans (Le Mans ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Souad Ammar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Souad Ammar, Jean Juraszek, Samir Guermazi, Hamadi Khemakhem
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean Juraszek, Samir Guermazi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ferrite de Bismuth

Spintronique

Pérovskite

Propriétés magnétiques

Matériaux multiferroïques

Mots clés libres

Ferrite de bismuth

Pérovskite

Cycloïde magnétique

Spectrométrie Mossbauer

DRX sur poudre

Nanoparticules

Polyol

Coprécipitation

Bismuth ferrite

Perovskite

Magnetic cycloid

Mossbauer spectrometry

Powder-XRD

Nanoparticles

Polyol

Coprecipitation

Résumé

La ferrite de bismuth (BiFeO3, nommé BFO) est un matériau multiferroïque qui a suscité beaucoup d’intérêt grâce à la richesse de ses propriétés physiques qui promettent des applications technologiques révolutionnaire notamment en électronique de spin. En effet, ce gain d’intérêt est lié au fait que cette pérovskite simple est l’une des rares matériaux ayant spontanément un couplage magnétoélectrique à température ambiante, en plus, elle est largement stable puisque ces températures de transition ferroïques sont élevées (TN = 370°C et TC = 830°C). En revanche, deux grandes difficultés rendent la synthèse et l’étude du composé BFO très compliqué : (i) l’instabilité thermodynamique de la phase de BFO qui s’accompagne par l’apparition des impuretés au moment de sa formation, et (ii) la présence d’une structure magnétique cycloïdale qui affaibli son aimantation et son couplage magnétoélectrique. Nous représentons dans ce travail, différentes méthodes de synthèse chimique de composés à base de BFO et étudions les effets de la substitution et de la réduction de la taille sur ses propriétés physiques.

Bismuth ferrite (BiFeO3, denoted BFO) is one of the most promising multiferroic materials for spintonic applications. It has received an increased attention due to its simple perovskite structure and its large stability since it has high Neel and Curie transition temperatures (TN = 370°C and TC = 830°C). BFO one of the rare materials dotted with a spontaneous magnetoelectric coupling at room temperature. However, two major challenges make its synthesis and study quite complicated: (i) its thermodynamic instability which causes the appearance of impurities when the BFO phase is formed, and (ii) the spin arrangement in a cycloïdal structure which compensates the magnetic moments and weakens the magnetoelectric coupling. The aim of this work is to synthesize pure BFO phase using chemical methods, and to study the impact of the size and the substitution on its physical features.