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2.1 Composés à structure pérovskite (BST, PZT, PMN-PT, NBT) La structure cristalline de type perovskite (Figure 6) et de formule théorique ABO3 est décrite comme l’empilement d’octaèdres oxygénés BO6, reliés par leurs sommets, délimitants entre eux une cavité cuboctaédrique occupée par le cation A. Il est important de noter qu’il existe un certain nombre de pérovskites dont le sous-réseau anionique n’est pas uniquement constitué d’oxygènes mais potentiellement substitué par des ions fluorures F - , chlorures Cl - ou hydroxydes OH - . Figure 6 : Maille élémentaire de la structure perovskite composé d’octaèdres BO6 délimitant une cavité cuboctaédrique occupée par le cation A. Un grand nombre de phases différentes ont été obtenues par substitution sur les sites des cations A ou B. Les cations B sont généralement des éléments chimiques appartenant aux métaux de transition, polarisables et fortement chargés tels que Ti 4+ , Zr 4+ , Nb 5+ , Ta 5+ ou W 6+ tandis que les cations A sont généralement plus volumineux et faiblement chargés, typiquement Na + , K + , Rb + , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ , Pb 2+ , Bi 3+ , La 3+ , voire une certaine proportion de lacunes… Pour assurer la stabilité de leur structure, de tels composés doivent satisfaire au facteur de tolérance de Goldschmidt [33]: t = ( R 2 ⋅ A + R ( R + R ) B O ) O - 30 -
où RA, RB et RO sont respectivement les rayons ioniques des cations A, B et de l’oxygène. Les composés stables de structure pérovskite possèdent un facteur de tolérance compris entre 0,80 et 1,05. Lorsque ce facteur vaut 1, tous les atomes sont en contact et la maille élémentaire est de symétrie cubique. Si ce facteur s’éloigne de cette valeur idéale, le sous-réseau anionique se déforme et les octaèdres oxygénés doivent accommoder cette déformation au moyen d’un déplacement du cation B par rapport au centre de la lacune octaédrique et/ou d’un certain nombre de rotations ou de basculements qui entraînent une diminution du degré de symétrie de la structure. 2.1.1.a BaTiO3 (BT) & Ba1-xSrxTiO3 (BST) BaTiO3 est la première céramique piézoélectrique développée pour l’électronique de puissance et la télécommunication en tant que diélectrique dans des condensateurs multicouches (ou à couches d’arrêt), des thermistances ou des transducteurs. Malgré une constante diélectrique élevée de 10 4 , sa température de Curie (TC ~ 120°C) et son faible coefficient de couplage électromécanique par rapport à d’autres matériaux comme ceux de la famille des PZT sont des limitations sérieuses pour de nombreuses applications. Il est néanmoins possible de doper BaTiO3 avec divers ajouts en vue d’ajuster sa température de Curie (SrTiO3, CaZrO3, CaSnO3) et de stabiliser sa capacité C = f(εr) sur une large gamme de température (CaTiO3, MgZrO3, Bi2O3) [34]. Le titanate de baryum connaît une recrudescence d’intérêt sous l’effet des directives européennes visant à éliminer le plomb de la plupart des matériaux piézoélectriques et ferroélectriques en 2006 [1, 2, 35]. Il est ainsi étudié en monocristaux, en céramiques polycristallines dans le cas de formulations originales qui lui procurent un caractère relaxeur comme par exemple (Ba1-xCax(Ti1-zZrz)O3) déposé en film mince [36-38]. De nombreux travaux montrent les efforts investis dans la réalisation de films minces de Ba1-xSrxTiO3, BST. La substitution du cation Ba 2+ par Sr 2+ qui est de même valence mais de taille légèrement inférieure au sein du site cuboctaédrique permet de diminuer la température de Curie tout au long de la solution solide totale - 31 -
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n’inhibe pas la nucléation de NB
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Trois événements thermiques sont
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Par ailleurs, la température de nu
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