Analyses christallochimiques et spectroscopiques par microscopie électronique de matériaux innovants à matrice oxyde ou oxysulfure en vue d'applications multiferroïques en luminescentes

Analysis and chemical mapping by electron microscopy of innovative materials with an oxide or oxysulfide matrix for multiferroic or luminescent applications

• Auteur / Autrice : Chris Leroux
• Direction : Denis Pelloquin, Xavier Portier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 20/01/2023
• 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 : Bénédicte Warot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bénédicte Warot, Ovidiu Ersen, Laura Bocher, Christophe Labbé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bénédicte Warot, Ovidiu Ersen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxydation

Photoluminescence

Électrons -- Diffraction

Microscopie électronique en transmission

Structure cristalline (solides)

Mots clés libres

Diffraction électronique 3D

État d'oxydation

Crystal structure crystal structure

Transmission electron microscopy

3D electron diffraction

Photoluminescence

Oxydation state

Résumé

Ce manuscrit porte sur l’étude de phases nanométriques formées après recuit à hautes températures dans le cas de films minces d’oxyde de zinc dopé avec un lanthanide tel que l’europium, le terbium et l’erbium. Le cas d’un film d’oxyde de zinc codopé avec du terbium et de l’europium a également été étudié. Ce mémoire porte également sur la résolution structurale d’un nouveau composé à matrice oxysulfure : Ca4Fe5S4O6 détecté initialement en tant que phase secondaire dans une matrice stœchiométrique CaFeOS. Dans ces deux cas, la microscopie électronique en transmission et ses différentes techniques annexes telles que la tomographie en diffraction, l’imagerie interférentielle et chimique ainsi que les méthodes de spectroscopie ont permis de résoudre les structures cristallines, étudier les arrangements des atomes et les degrés d’oxydation des éléments. Les structures caractérisées ont permis d’expliquer les propriétés de photoluminescence dans le cas des films dopés aux lanthanides et les propriétés magnétiques dans le cas de l’oxysulfure.

This manuscript deals with the structural characterization of phases formed after annealing at high temperatures in the case of thin films of zinc oxide doped with a lanthanide such as europium, terbium and erbium. The case of a zinc oxide film co-doped with terbium and europium has been studied as well. This thesis also focuses on the structural characterization of a new compound with an oxysulfide matrix : Ca4Fe5S4O6. In these two cases, transmission electron microscopy and its various techniques such as diffraction tomography, interference and chemical imaging as well as spectroscopy methods allowed us to resolve the crystalline structures, to study the atom arrays and the oxidation states of elements. The characterized structures have made it possible to explain the photoluminescence properties in the case of films doped with lanthanides and the magnetic properties in the case of oxysulfide.