Recherche de nouveaux oxydes magnétoélectriques

Research for new magnetoelectric oxides

• Auteur / Autrice : Antoine Hoez
• Direction : Nicolas Barrier, Philippe Boullay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 15/03/2021
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (Caen ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : François Goutenoire
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Barrier, Philippe Boullay, Marie Colmont
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Goutenoire, Marie Colmont

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cristallographie

Croissance cristalline

Synthèse hydrothermale

Synthèse en phase solide

Mots clés libres

Composés multiferroïques

Composés magnétoélectriques

Multiferroic compounds

Magnetoelectric compounds

Synthesis of solid

Hydrothermal synthesis

Crystal growth

Crystallography

Résumé

Les composés multiferroïques et/ou magnétoélectriques possèdent des propriétés physiques intéressantes qui peuvent donner lieu à de nombreuses applications dont notamment la spintronique pour le stockage de l’information. Ces composés possèdent des propriétés ferroélectrique et/ou ferromagnétique permettant dans certains cas un couplage magnétoélectrique. Pour que des propriétés ferroélectriques puissent apparaître, la structure cristallographique du composé doit être non-centrosymétrique afin que des moments dipolaires puissent apparaître. Dans les composés multiferroïques de type I, la non-centrosymétrie peut être due à la présence de cations d0 (Ti4+, W6+) ou également à la présence de cations à paire libre stéréochimiquement active (Bi3+, Sb3+, Te4+, Se4+). Dans les composés multiferroïques de type II, la non-centrosymétrie est générée localement par sa structure magnétique complexe. Durant cette thèse, plusieurs systèmes chimiques ont été explorés par voie solide et hydrothermale dont principalement les familles M-L-D-O et M-L-O-X avec M = Fe3+, Cr3+, Co2+, Mn2+, L = Bi3+, Sb3+, Te4+, Se4+, D = W6+, Mo6+ et X = F-, Cl-, Br-, I-. Ces explorations ont mis à jour deux nouveaux composés : Mn5Se6O18(H2O)17 et Na2CO6Te2(PO4)2O10. Une étude cristallographique et des propriétés physiques approfondie du composé Bi6(Fe5/6W1/6)4W4O28 sera présentée. L’étude du composé Co6(TeO3)2(TeO6)O12Cl2, ayant mis en évidence la présence d’un couplage magnétoélectrique fort sera également dérite.

Multiferroic and/or magnetoelectric compounds have interesting physical properties which can provide many applications, including spintronics for the storage of information. These compounds have ferroelectric and/or ferromagnetic properties which in some cases allow magnetoelectric coupling. For ferroelectric properties to appear, the crystallographic structure of the compound must to be non-centrosymmetric for dipole moments to appear. In type I multiferroic compounds, the non-centrosymmetry may be due to the presence of d0 cations (Ti4 +, W6 +) or also to the presence of cations with stereochemically active free pair (Bi3 +, Sb3 +, Te4 +, Se4 +). In type II multiferroic compounds, non-centrosymmetry is applied locally by its complex magnetic structure. During this thesis, several chemical systems were explored by solid and hydrothermal route including mainly the M-L-D-O and M-L-O-X families with M = Fe3 +, Cr3 +, Co2 +, Mn2 +, L = Bi3 +, Sb3 +, Te4 +, Se4 + , D = W6 +, Mo6 + and X = F-, Cl-, Br-, I-. These explorations revealed two new compounds: Mn5Se6O18(H2O)17 and Na2CO6Te2(PO4)2O10. A crystallographic and physical properties study of the compound Bi6 (Fe5/6W1/6)4W4O28 will be presented. The study of the compound Co6(TeO3)2(TeO6)O12Cl2, which has demonstrated the presence of a strong magnetoelectric coupling will also be presented.