Oxydes fonctionnels
Caractérisation microstructurales de films minces d’oxydes utilisés dans des nano dispositifs
L’élaboration de nouveaux matériaux sous forme de couches minces d’oxydes et pouvant être intégrés dans des nano-dispositifs pour l’électronique et l’optique ou utilisés dans le domaine de l’énergie est primordiale. Ainsi établir les relations entre la microstructure et les propriétés physiques afin d’optimiser leurs performances nécessite l’utilisation de la microscopie électronique en transmission. Prenons l’exemple d’une couche Nd2Ti2O7 (forme a) sur un substrat STO 110. On voit sur l’image HAADF de la couche entière (a1) une bande claire d’environ 2.1 nm près de l’interface ainsi que des défauts indiqués par des flèches noires. Un agrandissement de l’image loin de l’interface (a2) montre une parfaite superposition de la projection [100] de la structure de NTO. La cartographie EDS (a3) confirme la position des ions sans phénomène de diffusion. Un agrandissement de l’image près de l’interface au niveau de la bande claire (a4) et la cartographie EDS (a5) permet d’attribuer le contraste plus clair au remplacement des ions Sr par Nd.
Compréhension des mécanismes de stockage de l’oxygène dans YbFe2O4+x (x ≤ 0.5)
La recherche de nouveaux matériaux fonctionnels est plus que jamais d’actualité dans le contexte énergétique actuel. A ce titre, la conception raisonnée et la cristallochimie de nouvelles phases inorganiques aux propriétés remarquables est indispensable.
Par exemple les composés RFe2O4 sont multiferroïques et après oxydation, les composés RFe2O4 sont connus pour admettre une quantité significative d’anions interstitiels dans leur structure (jusqu’à 0.5 oxygène par unité formulaire). Pour la première fois, en combinant différentes techniques, la structure cristalline modulée incommensurable a été résolue et le modèle structural de YbFe2O4+x a complètement été compris par la localisation notamment des oxygènes interstitiels. Les phénomènes de modulations ont été identifiés par microscopie électronique en transmission. En effet, l’étude par diffraction électronique révèle la présence de deux types de satellites avec deux origines totalement différentes. Le premier est caractérisé par des spots de très faibles intensités observés selon l’axe de zone [-110]h (fig. a) et correspond au vecteur de modulation q2,YbFe2O4.5 ≈ 0.36 ah* + 0.36 bh* ou h se réfère à la maille hexagonale de base du composé YbFe2O4+x. Les satellites principaux, apparaissent dans l’axe de zone [010]h (fig. b), mais aussi après rotation autour de l’axe [100]h (fig. c). Ils correspondent aux vecteurs de modulation q1,YbFe2O4.5 et q1T = ~0.27 ah* + ~0.36 ch*. Dans l’image HAADF (fig. d) les points les plus intenses correspondent aux Yb et les moins intenses aux Fe. Elle montre une ondulation assez périodique tous les 3 ytterbiums par rangées d’environ trois atomes ainsi que des fautes d’empilements indiqués par des flèches rouges (Nicoud et al., 2017).
Sarah Nicoud (MISSP-UCCS), Marielle Huvé (MISSP-UCCS), Olivier Hernandez (ISCR, Université de Renne), Alain Pautrat (CRISMAT, Caen), Mathieu Duttine (ICMCB, Université Bordeaux), Alain Wattiaux (ICMCB, Université Bordeaux), Claire Colin (Institut NEEL, Université Grenoble Alpes), Houria Kabbour (MISSP-UCCS), Olivier Mentré (MISSP-UCCS)