Soutenance de thèse : Sergio GONZALEZ CASAL

Electromechanical control of ferroelectric domains in PbZr0.2Ti0.8O3 and BiFeO3 thin films

Doctorant:  Sergio GONZALEZ CASAL

Laboratoire INSA : INL

Ecole doctorale : ED160 : Electronique, Electrotechnique, Automatique

Les matériaux ferroélectriques montrent une polarisation spontanée qui peut être basculée par l’application d’un champ électrique. Cette polarisation à la nanoechelle est localisée dans des régions appelées domaines ferroélectriques. Récemment, il a été rapporté que les domaines peuvent se contrôler par une stimulation mécanique. Ce travail va se centrer sur l’étude des domaines au moyen de la microscopie à force atomique (AFM) et des techniques dérivées comme la piezoresponse force microscopy (PFM), qui permet l’application simultanée des stimulations électriques et mécaniques. Dans ce contexte, deux matériaux ferroélectriques différents vont être étudiés : PbZr0.2Ti0.8O3 (PZT) et BiFeO3 (BFO). PZT a permis l’étude de la distribution hors du plan des domaines et les paramètres qui affectent le basculement électrique et mécanique des domaines. Les paramètres étudiés étaient l’influence de la méthode de synthèse sur les propriétés ferroélectriques d’un matériau de même composition a été étudiée, ainsi que atmosphère de mesure (humidité) et l’épaisseur de l’échantillon. Nos résultats montrent qu’il est possible de contrôler la force nécessaire pour faire basculer mécaniquement les domaines. En parallèle, BFO a permis l’étude de la polarisation dans le plan et sa manipulation avec La composante du champ  électrique localisée dans le plan de l’échantillon. Nous avons mis en évidence par des techniques de spectroscopie (Switching Spectroscopy PFM) un phénomène de contamination la pointe qui rend l’interprétation des mesures difficiles. Puisque AFM et PFM sont des techniques de surface, ces études ont été complémentées par des données structurelles des échantillons obtenus par des techniques comme le scanning transmission electron microscopy (STEM) et le Rutherford backscattering spectrometry (RBS).