Laboratoire de Physico-Chimie de l'Etat Solide - LPCES

Oxydes à valence mixte ou à nanograins



1. Oxydes pour l'électronique de spin

La mise en évidence en 1993 de propriétés de magnétorésistance géante (CMR : colossal magneto-résistance) dans les perovskites de formule Ln1-xAxMnO3 (A = Ca, Sr, Ba, Pb) a relancé l'étude de ces matériaux dont les propriétés magnétiques avaient suscité l'intérêt des chercheurs dès le début des années 1950. Dès 1994, un travail de recherche sur ces matériaux a été entrepris au Laboratoire dans le cadre de collaborations avec plusieurs laboratoires de Physique dont l'IEF d'Orsay et le LLB de Saclay. L'originalité de la recherche entreprise est l'utilisation systématique de monocristaux synthétisés au Laboratoire par la technique de la zone flottante associée au four à image. Le passage par l'état fondu permet d'obtenir des matériaux de grande homogénéité et de s'affranchir d'effets indésirables dus à la présence de phases secondaires. Les monocristaux sont par ailleurs indispensables à l'étude de certaines propriétés physiques, en particulier celles mettant en jeu l'anisotropie du matériau. Les propriétés électriques et magnétiques de ces matériaux dépendent, entre autres, de la nature de la terre rare, de celle du substituant et du degré de substitution. Cette dépendance est liée d'une part à la valence moyenne du manganèse et d'autre part à des modifications structurales traduisant des distorsions de la structure pérovskite. Les propriétés de ces matériaux sont de plus influencées par leur non-stoechiométrie en oxygène ; cette dernière est souvent importante et mal contrôlée dans les matériaux polycristallins. Les monocristaux élaborés au Laboratoire sont en revanche pratiquement stoechiométriques; ils peuvent être, de plus, facilement réduits sous de faibles pressions partielles d'oxygène obtenues au laboratoire à l'aide de mélanges tampon CO/CO2. On peut de cette façon contrôler avec une grande précision le taux de lacunes d'oxygène présentes dans la structure.