Films épitaxiés de LaCrO3 dopé au Sr thermoélectriques de type p
Auteur / Autrice : | Dong Han |
Direction : | Guillaume Saint-Girons, Romain Bachelet |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Science des matériaux |
Date : | Soutenance le 06/11/2020 |
Etablissement(s) : | Lyon |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon) |
Partenaire(s) de recherche : | établissement opérateur d'inscription : École Centrale de Lyon (1857-....) |
Laboratoire : INL - Institut des Nanotechnologies de Lyon, UMR5270 (Rhône) - Institut des nanotechnologies de Lyon | |
Jury : | Président / Présidente : Sylvie Hebert |
Examinateurs / Examinatrices : Romain Bachelet, Nathalie Viart, Stéphane Pailhès | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Ulrike Anne Lüders |
Mots clés
Résumé
L'objectif de ce travail de thèse était la croissance épitaxiale par épitaxie par jets moléculaires de films La1-xSrxCrO3 de structure pérovskite thermoélectriques de type p ainsi que leur étude structurale et thermoélectrique en fonctions de différents paramètres clés tels que le taux de substitution sur le site A (x), les déformations d’épitaxie et la déviation par rapport à la stœchiométrie cationique. Premièrement, après des séries de calibrations stœchiométriques, les effets de taux de substitution (0 ≤ x ≤ 0.4) sur les propriétés structurales, électroniques et thermoélectriques ont été étudiés à température ambiante. En particulier, nous avons montré que les films avec x = 0.25 produisait le plus grand facteur de puissance thermoélectrique (0.33 μW⸱cm-1⸱K-2). Sur cette base, les effets de déformations d’épitaxie ont été étudiés sur des films minces contraints de La0.75Sr0.25CrO3 (LSCO) crus sur différents substrats d’oxydes de structure pérovskite de différents paramètres de maille, induisant une large gamme de déformations dans le plan (-2.1% ≤ εxx ≤ +1.8%). L’étude des effets structuraux (paramètres de maile dans le plan et hors plan, ainsi que le volume de la maille) a permis d’extraire pour ma première fois le coefficient de Poisson (ν = 0.32) ainsi que le paramètre de maille de son homologue massif (aLSCO = 3.876 Å). De plus, nous avons montré que les propriétés électroniques et thermoélectriques de LSCO pouvaient être contrôlées par les déformations structurales. Une légère une déformation en tension dans le plan permet d’obtenir les plus facteurs de puissance thermoélectrique, en comparaison avec les films plus relaxés. Ensuite, les effets de la déviation par rapport à la stœchiométrie cationique sur les propriétés structurales, électroniques et thermoélectriques ont été étudiées pour des films épitaxiés contrains de (La0.75Sr0.25)1+δCrO3 avec une large gamme de composition (-0.3 ≤ δ ≤ 0.3). Nous avons montré pour la première fois que les propriétés électroniques et thermoélectriques peuvent être grandement altérées par la déviation par rapport à la stœchiométrie cationique et que des lacunes sur le site B (δ ∼ 0.15) augmentent le facteur de puissance thermoélectrique de 70% par rapport à la stœchiométrie (δ = 0). Finalement, la dernière partie de manuscrit présente l’intégration monolithique par épitaxie de films LSCO sur silicium ainsi que leur étude structurale. Ces résultats originaux sont de fort intérêt pour de nombreux composants potentiels à base de LaCrO3 dopés au Sr tels que des récupérateurs d’énergie thermique, refroidisseurs, diodes transparentes, photocatalyseurs, etc…