Ingénierie des domaines ferroélecTRiques dans des superréseaux sANs plomb pour des dispoSITifs de conversION et de stockage d’énergie électrostatique
Financement : Stage de Master 2 et Contrat postdoctoral de 12 mois
Contacts : Jamal BELHADI (LPMC, UPJV), Anthony FERRI (UCCS, UArtois)
Les matériaux à base d’oxydes ferroïques possèdent de fascinantes propriétés électriques, magnétiques et optiques qui ouvrent de nouveaux horizons dans le domaine de l’énergie propre. Parmi ces matériaux, les relaxeurs ferroélectriques ont une structure en domaine particulière qui leur confère une permittivité diélectrique et une polarisation élevée, ce qui en fait des candidats prometteurs pour la conversion et le stockage de l’énergie électrique.
Ce projet consiste à développer des nanostructures multifonctionnelles sans plomb de type superréseaux avec la coexistence de différentes symétries (phase morphotropique (MPB)) et la présence de nanodomaines polaires (PNRs) pour des applications dans la récupération de l’énergie par effet piézoélectrique ainsi que pour le stockage de l’énergie électrostatique. L’idée est d’associer en superréseaux, en utilisant la technique de dépôt par ablation laser, des matériaux tels que le multiferroïque BiFeO3 (BFO), le ferroélectrique BaTiO3 (BTO) et le paraélectrique SrTiO3 (STO) avec différentes propriétés physiques (symétrie, polarisation, constante diélectrique, température de Curie, etc.) afin de stabiliser des phases multiples de type MPB ou avec des PNRs. La particularité des superréseaux par rapport aux simples films minces réside dans le fait que les superréseaux sont des systèmes idéaux pour étudier l’effet de taille, de contrainte, d’interfaces et de couplage entre les différentes couches (variation de la période, de l’épaisseur totale, du rapport d’épaisseur entre les couches dans la périodes, etc.) ce qui permet d’identifier les paramètres clés influençant la structure en domaine et les susceptibilités ferroïques dans le but d’améliorer les propriétés piézoélectriques et les densités de stockage d’énergie dans ces matériaux. Afin de déterminer la relation entre structure et les donctionnalités de ces nanomatériaux, des analyses seront effectuées à différentes échelles, en utilisant des méthodes de caractérisations avancées au laboratoires LPMC (Amiens) et UCCS (Lens). Ce projet s’inscrit dans le cadre du renforcement des collaborations déjà établies entre les deux laboratoires sur des thématiques liées au développement des matériaux fonctionnels pour l’énergie.
