Synthesis of thermochromic perovskites as a selective 'high performance' layer of solar thermal absorbers using magnetron sputtering - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2019

Synthesis of thermochromic perovskites as a selective 'high performance' layer of solar thermal absorbers using magnetron sputtering

Synthèse par pulvérisation cathodique de pérovskites thermochromes comme couche sélective "haute performance" d'absorbeurs solaires thermiques

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Abstract

The present PhD work is focused on the study of the LaCoO3 system deposited as a thin film by reactive magnetron sputtering. The first part of this work is dedicated to the influence of the deposition parameters on the film structure. The influences of heat treatment parameters and deposition total pressure on the thermochromic transition are discussed. We have shown that it is possible to control the ratio between the cubic and rhombohedral phases as well as the size of the crystallites through the control of our parameters. In a second part, we studied in detail the properties changes using synchrotron radiation and transmission electron microscopy. Our measurements have shown that the cubic phase and the crystallites size influence the spin of cobalt atoms and therefore the nature of the Co-O bonds. We have shown that a fine microstructure and a rhombohedral phase increase the thermochromic effect and the optical switch of the transition thanks to an increase in the population density at the Fermi level and a decrease of the optical gap.
Ces travaux de thèse ont porté sur l’étude du système LaCoO3 élaboré sous forme de couches minces par pulvérisation cathodique magnétron réactive. La première partie de ce travail est dédiée à l’étude des paramètres de synthèse permettant l’obtention d’un film homogène cristallin. Les influences sur la transition thermochrome des paramètres de traitement thermique et de la pression de dépôt sont discutées. Nous avons montré qu’il était possible de contrôler le rapport entre les phases cubique et rhomboédrique ainsi que la taille des cristallites en optimisant les paramètres de synthèse. Dans une seconde partie, nous avons étudié en détail les changements de propriétés de nos échantillons à l’aide du rayonnement synchrotron et de la microscopie électronique en transmission. Nos mesures ont montré que la phase cubique et la taille de cristallites influent le spin des atomes de cobalt et donc sur la nature des liaisons Co-O. Nous avons mis en évidence qu’une microstructure fine et une phase rhomboédrique augmentent l’effet thermochrome et l’amplitude optique de la transition grâce à une augmentation de la densité de population au niveau de Fermi et une diminution du gap optique.
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  • HAL Id : tel-02556520 , version 1

Cite

Antoine Joseph. Synthèse par pulvérisation cathodique de pérovskites thermochromes comme couche sélective "haute performance" d'absorbeurs solaires thermiques. Matériaux. Université de Lorraine, 2019. Français. ⟨NNT : 2019LORR0273⟩. ⟨tel-02556520⟩
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