Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay

Laboratoire d'Etude des Matériaux Hors Equilibre - LEMHE

Oxydes à propriétés remarquables

Notre groupe est composé d’un professeur (Nita Dragoe) ; deux maitres de conférences, David Bérardan ; Nghi Pham), une assistante ingénieur (Céline BYL), deux étudiants en thèse (Céline Barreteau, Christian Perca).

Nous étudions des composés oxydes pouvant présenter des propriétés physiques intéressantes (supraconductivité, thermoélectricité …). La non-stœchiométrie en oxygène et la nanostructuration de ces composés modifient notablement ces propriétés physiques.

 

Instrumentation

Dans le cadre de notre activité scientifique, nous sommes amenés à mesurer des propriétés de transport, en fonction de la température ou d’autres facteurs « externes ». Nous avons ainsi élaboré un système automatisé de mesures de la résistivité électrique et du pouvoir thermoélectrique de la température ambiante à environ 15K, en utilisant un cryostat sans liquide de refroidissement. Un deuxième dispositif, utilisant un cryostat a hélium liquide, permet de mesurer la résistivité en courant alternatif ou continu, la conductance différentielle et la constante diélectrique des matériaux entre 4K et 475K. Le design de ces systèmes de mesures à basse température est assez classique. Un autre dispositif de mesures est en cours de validation. Il permettra la mesure de la conductivité thermique par la méthode dite « 3 omega ».  D’autres expériences ont été développées notamment la mesure de constante diélectrique ou bien de l’impédance en fonction de la température. Quelques images illustrant ces dispositifs ainsi qu’une liste plus détaillée des leur performances peuvent être retrouvées sur la page « techniques expérimentales ».

En 2006, nous avons commencé la construction d’une installation originale de mesures simultanées de la résistivité électrique, du coefficient Seebeck et de la non-stoechiométrie en oxygène, à haute température, en fonction de la température et de la pression partielle d’oxygène. Ce type d’instrument permet la détermination de diagrammes de phases, l’étude des corrélations composition/propriétés physico-chimiques des oxydes mixtes ainsi que la recherche de nouveaux composés utilisables en tant que matériaux thermoélectriques. Pour mener à bien cette étude, un système de mesures par couplage de différentes techniques est nécessaire : thermogravimétrie (TG) et Seebeck (S), en fonction de la pression partielle d’oxygène. Afin d'étudier les variations de ces paramètres en fonction de la non-stoechiométrie du composé, il est nécessaire de travailler sous une atmosphère contrôlée dans un large domaine de pressions partielles d'oxygène en utilisant des mélanges gazeux O2/N2 ou CO/CO2.  Il existe des difficultés dans la fabrication de contacts électriques stables, mais nous avons déjà obtenu des résultats intéressants et nous pensons que ce système de mesures permettra d’établir des liens directs entre stoechiométrie et propriétés de transport. Nous disposons aussi d’un autre système de mesure à haute température, de l’ambiante à 1200 K, du pouvoir thermoélectrique et de la résistivité électrique. L’intérêt d’étude de ces paramètres est esquissé sur la page  « thermoélectriques ».
Ce projet à été soutenu par l'Université Paris XI dans le cadre d'un projet BQR (“Bonus Qualité Recherche”) ainsi que par la Division de la Recherche de l'UFR d'Orsay.

Références

" On the high temperature transport properties of thermoelectric oxides. " Dragoe Nita, Berardan David, Byl Céline Physica status solidi a 2011, 208, 140 [PDF]

" Experimental setup for measurements of transport properties at high temperature and under controlled atmosphere " Byl Céline, Berardan David, Dragoe Nita Measurement Science and Technology 2012, 23, 035603 [PDF]

 

 

 
21 février, 2013