Thèse soutenue

Effet du dopage en fer sur le magnétisme de composés sulfures thermoélectriques
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Auteur / Autrice : Ismail Fourati
Direction : Jean Juraszek
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 14/12/2022
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 : Etablissement de préparation de la thèse : Université de Rouen Normandie (1966-....)
Laboratoire : Groupe de physique des matériaux (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; 1996-....)
Jury : Président / Présidente : Pierric Lemoine
Examinateurs / Examinatrices : Christophe Lefevre, Sylvie Hebert, Jean-Marie Le Breton, Nirina Randrianantoandro
Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Lefevre

Résumé

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Ce travail de thèse porte d’une part sur l’installation d’un montage expérimental pour effectuer des expériences de spectrométrie Mössbauer sous champ magnétique, et d’autre part sur l’étude de sulfures thermoélectriques : la chalcopyrite CuFeS2 et les composés Co1−xFexS2. Le dispositif qui a été installé est composé d’un cryostat équipé d’une tête froide et d’un aimant supraconducteur de 7 T. Le montage d’un spectromètre Mössbauer sur le système a permis l’acquisition de spectres d’étalon fer à 300 K. Des caractérisations structurales et magnétiques ont été effectuées sur le composé semiconducteur antiferromagnétique CuFeS2. La spectrométrie Mössbauer a permis d’étudier la valence du fer et de déterminer la température de Debye (θD = 415 K). Un faible signal ferromagnétique est présent sur toute la gamme de température (5 K-300 K), etpourrait être lié à la présence des défauts ponctuels dans la structure. L’influence du dopage en fer sur les propriétés magnétiques et thermoélectriques de pyrites Co1−xFexS2 avec 0 ≤ x ≤ 0,5 a été étudié en fonction de la température. L’introduction de fer dans la pyrite CoS2 permet d’augmenter la température de Curie, ainsi que la température de Debye. La transition de l’état paramagnétique à ferromagnétique s’accompagne d’une augmentation de la contribution magnonique du coefficient Seebeck qui présente alors un pic assez large à basse température. La substitution du Co par le Fe permet de réduire la conductivité thermique, mais la contribution due au réseau étant peu modifiée, il n’y a pas d’amélioration significative du facteur de mérite thermoélectrique pour ces composés