Etude des effets de l'ordre de charge et de la stoechiométrie en oxygène sur la conductivité électronique/ionique dans les oxydes complexes.

par Hareesh Chavana

Projet de thèse en Chimie et Physico-Chimie des Matériaux

Sous la direction de Werner Paulus et de Philippe Papet.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques , en partenariat avec ICGM - Institut Charles Gerhardt de Montpellier (laboratoire) et de C2M - Chimie et Cristallochimie des Matériaux (equipe de recherche) depuis le 01-10-2020 .


  • Résumé

    Ce projet de thèse concerne l'étude de l'ordre de l'oxygène et de la structure électronique locale des composés appartenant à la famille des oxydes inorganiques complexes à structure cristalline dérivée de la pérovskite. L'objectif principal est d'améliorer la compréhension de la façon dont l'ordre des charges et la non-stoechiométrie de l'oxygène peuvent moduler les propriétés physiques. L'intérêt ici est, outre l'optimisation des méthodes de synthèse, l'étude de la conductivité ionique en fonction de la température et de la pression partielle d'oxygène. En effet, certains oxydes présentent une quantité importante d'atomes d'oxygène interstitiels avec une stœchiométrie en oxygène variant dans une large gamme, permettant à l'état de valence cationique de changer, ce qui est intéressant pour ajuster les propriétés physiques. Ce type de matériaux possède une conductivité d'oxygène prometteuse à des températures très modérées et devrait être un composé très intéressant pour de nombreuses applications technologiques. Les matériaux étudiés seront synthétisés par réaction à l'état solide des précurseurs et / ou par voie chimique. Dans un premier temps, pour étudier la conductivité ionique / électronique expérimentale en fonction de l'ordre des charges et de la stoechiométrie de l'oxygène, l'échantillon sera élaboré par voie céramique (avec l'utilisation de Spark Plasma Sintering pour atteindre une densité appropriée) et dans un second temps, en fonction des résultats, certains monocristaux des meilleures compositions seront synthétisés. L'étude de l'ordre de l'oxygène et de la structure électronique locale des composés d'oxyde sera réalisée par diffraction des rayons X / synchrotron et les mesures expérimentales de la conductivité en fonction de la température et de la pression partielle d'oxygène par spectroscopie d'impédance complexe dans une cellule réalisée au laboratoire.

  • Titre traduit

    Study of the effects of charge order and oxygen stoichiometry on electronic / ionic conductivity in complex oxides.


  • Résumé

    This PhD project concerns the study of the oxygen ordering and local electronic structure of compounds belonging to the complex inorganic oxide family with crystal structure derived from perovskite. The main goal is to improve the understanding of how charge order and oxygen non-stoichiometry can tune physical properties. The interest here is, beside optimization of the synthesis methods, the ionic conductivity as a function of temperature and oxygen partial pressure. Indeed, some oxides exhibit an important amount of interstitial oxygen atoms with an oxygen stoichiometry varying in a large range, allowing the cationic valence state to change, which is interesting to tune physical properties. This kind of materials present a promising oxygen conductivity at very moderate temperatures and should be a powerful compound for many technological applications. Studied materials will be synthesized by solid state reaction of the precursors and/or by chemical reaction. In a first time for studying the experimental ionic/electronic conductivity versus charge ordering and oxygen stoichiometry the sample will be elaborated by ceramic route (with the use of Spark Plasma Sintering to reach suitable density) and in a second time, depending of the results, some single crystals of the best compositions will be grown. The study of the oxygen ordering and local electronic structure of oxide compounds will be performed by X-ray/synchrotron diffraction and the experimental measurements of conductivity versus temperature and oxygen partial pressure by impedance spectroscopy in a homemade cell.