Description du projet

La propriété fondamentale des matériaux ferroélectriques (FE) est leur polarisation spontanée électriquement inversible sous la température de Curie. Cependant, la direction de la polarisation dans les couches minces FE n'est pas seulement le résultat d'une différence de potentiel électrique externe puisqu'elle résulte de la minimisation de l'énergie électrostatique au sein de l'échantillon tout entier. La charge de polarisation en surface peut être écrantée par de multiples mécanismes parmi lesquels on distingue l'écrantage extrinsèque par des espèces adsorbées, l'écrantage intrinsèque par des défauts ou des porteurs libres de charge dans le cas d'électrodes adjacentes par exemple, les changements structuraux en surface ou près de la surface (froissement, relaxation et reconstruction) et enfin par la formation de domaines qui réduisent l'énergie du système en écrantant le champ électrique dépolarisant par leur arrangement anti-parallèle.

Le potentiel chimique peut également basculer la polarisation.
Inversement, la polarisation peut influencer la réactivité chimique de surface.

Il a été suggéré que les lacunes d'oxygène stabilisent une polarisation négative, i.e. une polarisation pointant vers l'intérieur. La topologie du paramètre d'ordre FE de surface résulte donc d'une interaction complexe entre les environnements chimique et électronique.
Dans le cadre de ce projet, la spectroscopie d'électron résolue en énergie, vecteur d'onde et spatialement sera utilisée pour étudier la structure électronique et chimique de la topologie ferroélectrique ainsi que les mécanismes responsables du basculement chimique de la polarisation. La composition de surface obtenue par XPS à haute résolution et la structure de bande déterminée par ARUPS seront comparées avec des résultats théoriques. La structure sera caractérisée par diffraction électronique (LEED, RHEED et XPD) tandis que la morphologie, la topologie ferroélectrique et la chimie de surface seront analysées par des techniques de microscopie à sonde locale (SPM) et par microscopie d'électrons lents (LEEM) et microscopie d'électrons photoémis (PEEM). Le projet enrichira la compréhension sur les origines électroniques et structurales ainsi que sur les propriétés chimiques du basculement chimique de la polarisation. Il explorera les diagrammes de phase reliant le potentiel chimique à la température par l'utilisation d'oxygène atomique et de surfaces vicinales. Enfin, il apportera la compréhension de la chimie de basculement de la polarisation, cruciale pour une large variétés d'applications telles que la catalyse et la photolyse améliorées par les ferroélectriques, la détection chimique ainsi que les mécanismes d'écrantage qui règnent au sein des composés électroniques basés sur les oxydes.

Informations

Financement

Project ANR Blanc International II – Edition 2012 – France/Roumanie

Coordination

Dr. Nick Barrett — CEA, IRAMIS, SPCSI, France
Dr. Cristian Teodorescu — NIMP, Magurele, Roumanie

Spécifications

Aide allouée : 332 837 euros
Durée du projet : 36 mois

Poste(s) à pourvoir

Post-doc au CEA, IRAMIS, SPCSI — date limite: 1^er mars 2013 (télécharger la plaquette descriptive).