Electromechanical control of surface domain walls

Contrôle électromécanique des parois de domaines en surface Le travail de thèse porte sur le contrôle électromécanique des parois de domaines ferroïques dans les céramiques titanate de baryum et titanate de calcium. La première partie est consacrée à l'observation et quantification in-situ de l'ordonnancement ferroélastique dans le titanate de calcium par des techniques de microscopie à photoémission. Nous utilisons l'imagerie par microscopie de photoémission d'électrons (PEEM), au seuil de photoémission, pour étudier la topographie physique de la surface ferroélastique avec sa structure caractéristique en forme de toit d'usine de type vallée/crête et pour quantifier les angles de macle. Par des considérations de symétrie, à partir des angles de macle, on peut déduire les directions des déformations ferroélastiques dans les domaines. Les résultats concordent avec la mesure indépendante des angles par microscopie à force atomique (AFM). Avec cette méthode, il serait possible de mesurer avec précision la topographie physique sur n'importe quelle surface ferroélastique et de quantifier les états de contrainte dans les domaines jacents.De plus, nous identifions directement l'orientation du paramètres d'ordre ferroélastique dans les domaines, la déformation spontanée, par la spectroscopie d'absorption des rayons X dans un microscope d'électrons en photoémission (XAS-PEEM). La grandeur de l'interaction de la lumière polarisée avec les orbitales 3d du titane dans le titanate de calcium dépend de l'orientation de la déformation des domaines. Ainsi, un contraste correspondant aux différents états de déformation spontanée est visible par dichroïsme linéaire des rayons X (XLD), qui est la différence entre les images avec des polarisations de la lumière transverse orthogonales. La détermination in-situ des angles de topographie physique et de l'orientation de la déformation par PEEM ouvre des perspectives pour une analyse complète de la réponse électromécanique des parois ferroélastiques.Dans une deuxième partie, nous avons étudié un rétrécissement de la bande interdite au niveau des parois de domaine dans le titanate de calcium. La bande interdite est mesurée par spectroscopie des pertes d'énergie électronique (EELS) dans un microscope électronique à basse énergie (LEEM) en mode dispersif. Un diaphragme dans un plan image est centré sur les domaines ou sur les parois. Dans chaque cas nous mesurons l'écart en énergie entre le pic élastique et le début du pic des pertes. Le rétrécissement aux parois est compris entre 0.01 et 0.33 eV, avec une réduction plus importante pour les parois de domaine polarisées vers le haut que pour celles polarisées vers le bas. Le rétrécissement de la bande interdite est suggéré comme un effet extrinsèque de l'interaction entre les lacunes d'oxygène et les parois, générant des états dans la bande interdite. Une modulation du rétrécissement de la bande interdite en fonction de la concentration des lacunes d'oxygène est également observée. Dans la dernière partie, nous étudions la mobilité des parois de domaine ferroélastiques du titanate de baryum sous l'effet d'un fluage. Le mouvement des parois ferroélastiques de domaine ferroélectrique est un processus non linéaire où la propagation continue des parois se superpose souvent à des sauts soudains. L'accumulation de plusieurs sauts forme une avalanche. Nous profitons de la résolution spatiale du PEEM pour observer les parois de domaines sur une longue plage de temps en s'aidant de la modulation de la polarisation des domaines ferroélectriques. Nous avons constaté que la distribution en énergie du mouvement brusque des parois ferroélastiques suit une loi de puissance avec un exposant de 1.37, ce qui confirme la dépendance du mouvement d'avalanches indépendante de l'échelle.