Contribution to the study of the structural, dynamical and conduction properties of mixed lead halides PbCl2xBr2(1-x)
Contribution à l'étude des propriétés structurales, dynamiques et de conduction des halogénures mixtes de plomb PbCl2xBr2(1-x)
Résumé
Solid electrolytes represent an important class of materials which are currently being explored for use in advanced microelectronics devices. The research described in this thesis has been focused on the ion dynamics of fifteen compisitions in the system PbCl2-PbBr2. These lead halides exhibit complete mutual solid solubility, and crystallise in the same orthorhombic structure, which presents two non equivalent anion sites. The melt growth procedure (Bridgman technique) is new, and yields optically transparent crystals with most often excellent cleavage properties. Xrays scattering experiments reveal preferential site occupancy for Cl and Br, while thermal studies reveal that there is no partial melting of any anion sublattice. A complete assignment of Raman peaks is made by comparison with X-rays studies. All these results confirm that PbClBr is completely ordered, while the maximum of disorder is obtained for x=0.25 and x=0.75, i.e. when one of the anion sublattices is occupied half by each sort of ions (Br, Cl). The electrical properties of the solid solution crystals have been studied thoroughly with advanced impedance spectroscopy techniques in a wide range of frequencies. The bulk data alaong with the cristallographic data have been used to elucidate the defect parameters of the mobile Schottky defects, i.e. migration and formation enthalpies, as a function of composition and crystallographic orientation. A detailed description of the conduction mechanism resulted from an elaborate analysis of the structural and electrical studies
Les électrolytes solides forment une classe importante de matériaux actuellement étudiés pour une utilisation en microélectronique. Le travail décrit dans cette thèse a porté sur l'étude dynamique de quinze compositions appartenant au système PbCl2-PbBr2. Ces halogénures de plomb ont une complète mutuelle solubilité et cristallisent dans la même structure orthorhombique, qui présente deux sites anioniques non équivalents. La méthode de cristallogenèse est nouvelle (technique de Bridgeman) et donne des cristaux optiquement transparents avec très souvent de bons plans de clivage. Les études de RX ont montre pour Cl et Br une occupation préférentielle de site tandis que l'étude des propriétés thermiques révèle qu'il n'y a pas de fusion partielle d'un des sous-réseaux anioniques. Une assignation complète des pics Raman a pu être obtenue par comparaison avec les études par RX tous ces résultats confirment que PbClBr est le composé le plus ordonné, tandis que le maximum de désordre est obtenu pour x=0.25 et x=0.75, c'est-à-dire quand un des sous-réseaux anioniques est occupé à moitié par chaque sorte d'anion (Cl, Br). Les propriétés électriques des cristaux de solution solide ont été étudiées par spectroscopie d'admittance dans un grand domaine de fréquence, afin de déterminer les paramètres des défauts de Schottky mobiles (enthalpies de migration et de formation) en fonction de la composition et de l'orientation cristallographique. L'analyse des propriétés structurales et électriques a permis de proposer une description détaillée du mécanisme de conduction
Domaines
Matériaux| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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