Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay

Synthèse, Propriétés & Modélisation des Matériaux - SP2M

Matériaux fonctionnels

Notre groupe est composé de trois professeurs (Nita Dragoe, Loreynne Pinsard-Gaudart et Patrick Berthet) ; un professeur émérite (Alexandre Revcolevschi) ; quatre maitres de conférences (David Bérardan, Claudia Decorse, Raphaël Haumont et Nghi Pham) ; un ingénieur d’étude (Romuald Saint-Martin) et une assistante ingénieur (Céline BYL).

 

Croissance cristalline sous champ électrique intense

Dans cette thématique, nous cherchons à élaborer des oxydes fonctionnels sous forme monocristalline, avec une chimie locale maîtrisée, et in fine, modulée, grâce à l’utilisation d’un champ électrique externe intense (plusieurs kV.cm-1). Le passage à l’état fondu d’un ou plusieurs oxydes suppose la coexistence d’espèces chargées, positives et négatives, à l’interface solide (cristal)-liquide. La qualité de cette interface, qui joue un rôle déterminant sur la qualité cristalline du matériau élaboré, est fonction de la migration de ces espèces chargées, de leur mobilité et de leur réactivité. Ainsi, les processus thermodynamiques (frontière des diagrammes de phases, coefficient de partage, domaine de stabilité…) et cinétiques (migration, germination…) mis en jeu pendant la croissance cristalline doivent pouvoir être modifiés sous l’effet d’un champ électrique externe appliqué à l’interface de cristallisation. Pour quantifier cela, nous utilisons un bâti de croissance (four à fusion de zone verticale) développé au laboratoire. Grace à ce four prototype unique, nous avons récemment mis en évidence qu’un tel champ perturbe et agit sur l’équilibre solide-liquide (i.e. modification du ratio solide-liquide, déplacement du liquidus), de façon analogue aux paramètres usuels de croissance, température et pression1.

Montage expérimental et distribution du champ électrique au sein de la zone liquide
Four à image prototype (SP2M-ICMMO)


Collaborations

- Laboratoire SPMS, Ecole Centrale Paris

- Laboratoire LGEP, Supelec

- Département de physique, université de Waseda, Japon

- Institute for Materials Research, Tohoku university, Japon

Contact 

Raphaël Haumont raphael.haumont@u-psud.fr

1 Experimental evidence that a high electric field acts as an efficient external parameter during crystalline growth of bulk oxide, P. Hicher, R. Haumont, R. Saint-Martin, X. Mininger, P. Berthet, A. Revcolevschi, Journal of Crystal Growth 409 23-26 (2015)