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Composites multiferroïques massifs tout-pérovskite à base de BiFeO3
No full textLa crise mondiale de l'énergie et de l'environnement impose des exigences en matière de dispositifs efficaces, économes en énergie, miniaturisés et polyvalents. Les matériaux multiferroïques, qui présentent plusieurs ordres ferroïques, attirent l'attention des chercheurs par leur large application dans les domaines de l’électronique et l’informatique, ainsi que des capteurs et actionneurs. Récemment, la ferrite de bismuth BiFeO3 (BFO), en tant que matériau multiferroïque ferroélectrique et antiferromagnétique à température ambiante, a été largement étudiée. Cependant, la difficulté de son frittage et sa faible réponse magnétoélectrique due à sa magnétisation nette nulle et sa structure magnétique cycloïdale excluent son application future.Dans ce travail, nous nous concentrons sur les céramiques massives multiferroïques de BiFeO3 et les composites magnétoélectriques à base de BFO en mélangeant le BFO avec des ferroélectriques de structure pérovskite. Aussi dans un premier temps, une nouvelle méthode de frittage, à savoir le frittage à froid, est développée pour les céramiques massives de BiFeO3. Plusieurs conditions, notamment la pression, la température, le temps et les additifs, sont explorées pour optimiser le processus de frittage. Des céramiques BFO de haute qualité avec des réponses de polarisation, piézoélectriques et diélectriques élevées sont obtenues avec succès à des températures aussi basses que 300 °C. Par rapport à d'autres techniques de frittage qui en général nécessitent des températures typiques pour BFO de 800°C, les avantages d'économie d'énergie et de faible coût du frittage à froid montrent également le potentiel élevé de cette méthode pour fritter d’autres oxydes pérovskites. Nous nous concentrons ensuite sur les composites à base de BFO pour élargir le spectre des composites magnétoélectriques massifs déjà existants. Nous explorons la possibilité de fabriquer des composites en utilisant uniquement des oxydes de structure pérovskite au lieu de solutions solides. Un composite multiferroïque BFO Co-dopé/plomb zirconate titanate (PZT) avec un couplage magnétoélectrique amélioré a été formé avant qu'une solution solide ne soit atteinte. Ces composites présentent un coefficient magnétoélectrique (ME) direct deux fois plus élevé que le BFO dopé au Co seul et de meilleures réponses par rapport à la solution solide correspondante. De plus, d'autres composites BFO/PZT ME avec hystérésis ferroélectrique ont été élaborés et sont discutés. On constate que la piézoélectricité joue un rôle clé dans le couplage magnétoélectrique et qu'une forte polarisation n'est pas une garantie pour une réponse ME élevée. Par ailleurs, la coexistence de propriétés ferroélectriques et ferromagnétiques a été trouvée dans les composites magnétoélectriques BiFeO3/BaTiO3. Contrairement aux composites avec PZT, un ferromagnétisme est clairement observé et peut être dû à la réduction des interactions de superéchange et à la rupture de la modulation cycloïdale de spins provenant de la substitution de Bi (Fe) dans BFO par Ba (Ti).Global energy and environment crisis impose requirements for efficient, energy-saving, miniaturized, and versatile devices. Multiferroic materials, which present several ferroic orders, have attracted the researchers’ attention for their wide applications in electronics and computation, as well as sensors and actuators fields. Recently, bismuth ferrite BiFeO3 (BFO), as a room-temperature ferroelectric and antiferromagnetic multiferroic material, has been widely studied. However, the difficulty of its sintering and its weak magnetoelectric response due to its zero net magnetization and presence of a cycloidal magnetic structure preclude its further practical application.In this work, we focus on BiFeO3 bulk multiferroic ceramics and BFO-based magnetoelectric composites by mixing BFO with perovskite-based ferroelectrics. Indeed, firstly, a newly emerging sintering method, namely cold sintering, is developed for BiFeO3 bulk ceramics. Several conditions, including pressure, temperature, time, and additives, are explored to optimize this sintering process. High-quality BFO ceramics with high polarization, piezoelectric, and dielectric responses are successfully obtained at temperatures as low as 300 °C. Compared to other sintering techniques that typically require temperatures as high as 800 °C for sintering BFO, the energy-saving and low-cost advantages of cold sintering also show the high potential of this method in efficiently sintering perovskite oxide-based ceramics. We then concentrate on BFO-based composites to widen the spectrum of the already existing bulk composites. We explore the possibility of making composites using only perovskite oxides instead of solid solutions. A Co-doped BFO/ Lead Zirconate Titanate (PZT) multiferroic composite with improved magnetoelectric coupling was formed before a solid solution is reached. The composites exhibit twice stronger direct magnetoelectric coefficient compared to Co-doped BFO and better responses with respect to the corresponding solid solution. Furthermore, other BFO/PZT ME composites with ferroelectric hysteresis were elaborated and discussed. It is found that piezoelectricity plays a key role in the magnetoelectric coupling and that having strong polarization is not a guarantee for high ME response. Besides, the coexistence of ferroelectric and ferromagnetic properties was found in BiFeO3/BaTiO3 magnetoelectric composites. In contrast to composites with PZT, clear ferromagnetism is observed and could be explained by the reduction of the superexchange interactions and cycloidal spin breaking originating from the substitution of Bi (Fe) in BFO by Ba (Ti)
Propriétés structurales et dielectriques de BiFeO\_3 en couche mince
Full text linkLe défis principal de l'industrie de la micro électronique est de créer d'augmenter la capacité de stockage mais aussi la vitesse des ordinateurs. Pour atteindre cette objectif, les composants électroniques doivent être miniaturisés à l'échelle du nanomètre. À cette échelle, les propriétés de la matière sont encore mal connues.Les matériaux les plus prometteurs dans cette recherche sont les multiferroïques où l'ordre magnétique et l'ordre ferroélectrique sont couplés. Ils pourraient amener des composants électroniques plus rapide et moins consommateur d'énergie dans des composants tels que les Random Access Memory. Ce travail traite de l'étude d'un multiferroïque typique BiFeO3 (BFO) en se concentrant sur les couplages entre les ordres magnétiques, ferroélectriques et le contrainte dans des systèmes de taille nanométriqu
Les ferroélectriques dopés aux terres rares : un outil efficace pour la détection tout optique
No full textCette thèse s'intéresse au rôle crucial des matrices de matériaux ferroélectriques dans le contrôle et la manipulation des propriétés optiques des luminophores à base de terres rares. En utilisant des stimuli physiques externes auxquels les ferroélectriques sont sensibles, la photoluminescence de ces matériaux peut être modulée directement et de manière réversible. Par conséquent, cette recherche vise à étudier l'influence de l'environnement cristallin interne et des stimuli physiques externes sur le comportement photoluminescent des ferroélectriques dopés aux terres rares. En étudiant ces aspects, il s'agit d'avoir une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents qui régissent les propriétés photoluminescentes.Pour commencer, nous comparons les effets de la sélection de la matrice, de l'occupation du site et de la concentration du dopage sur l'environnement structural local entourant les ions de terres rares et sur leur efficacité luminescente. Ce travail implique la synthèse de composés où Er3+ substitue BaTiO3 et KNbO3 en position de site A ou de site B de la structure pérovskite ABO3. Les propriétés luminescentes de ces matériaux sont évaluées en utilisant le rapport d'intensité Raman/photoluminescence comme mesure comparative. Les résultats montrent de meilleures propriétés luminescentes lorsque la substitution des ions Er3+ se fait sur le site A dans BaTiO3, mettant en évidence le potentiel de ce matériau pour les futurs dispositifs optiques.Ensuite, nous explorons la réponse photoluminescente des céramiques BaTiO3 dopées avec Er3+ à la température et étudions son potentiel pour la détection thermique. Les résultats indiquent des variations significatives de l'énergie et de l'intensité des bandes de photoluminescence en fonction de la température et montrent des anomalies et discontinuités à des températures critiques. Les bandes d'émission vertes présentent des caractéristiques très sensibles à la température, à la fois dans l'intensité intégrée des bandes et dans leur structure fine résultant de l'effet de champ cristallin. Il est particulièrement intéressant de noter que les bandes d'émission se séparent lorsqu'elles traversent les températures de transition ferroélectrique de BaTiO3. Ce phénomène de dédoublement des pics signifie la levée de la dégénérescence causée par l'abaissement de la symétrie dans les phases ferroélectriques. Par conséquent, cette sensibilité à la température fait des céramiques BaTiO3 dopées Er3+ de bons candidats pour des capteurs opto-thermiques ultra-sensible.Troisièmement, nous étudions la modulation de la photoluminescence induite par le champ électrique dans les céramiques de BaSrTiO3 dopées Er3+. Avec la diffraction des rayons X et l'analyse Raman in situ, les résultats révèlent que l'évolution de phase et l'inversion de polarisation des céramiques de BaSrTiO3 dopées Er3+ permettent d'obtenir des réponses sensibles au champ électrique appliqué. En outre, un retard de phase et une démodulation d'amplitude notables sont observés dans le signal photoluminescent modulé par le champ électrique, ce qui peut être attribué à la durée de vie prolongée de la luminescence.Enfin, notre étude se penche aussi sur le domaine des nanoparticules. Nous avons réalisé la synthèse et la caractérisation de nanoparticules BaTiO3, avec et sans dopage par des éléments de terres rares, en utilisant quatre voies chimiques humides distinctes. Cette étude révèle que les nanoparticules de BaTiO3 dérivées des différentes méthodes de préparation possèdent des avantages et des inconvénients specifiques en ce qui concerne leur efficacité, leur rendement, leurs caractéristiques de surface et leurs propriétés optiques. En élucidant ces distinctions, notre étude vise à aider à la sélection des techniques de synthèse les plus appropriées pour le développement de nanoparticules à base de BaTiO3 dopées aux terres rares et leur intégration dans des applications optiques.This thesis focuses on the crucial role of ferroelectric matrices in controlling and manipulating the optical properties of rare-earth phosphors. By utilizing external physical stimuli, the photoluminescence of these materials can be directly and reversibly modulated. Consequently, this research aims to investigate the influence of both the internal crystal environment and external physical stimuli on the photoluminescent behavior of rare-earth-doped ferroelectrics. By delving into these aspects, a deeper understanding of the underlying mechanisms governing the photoluminescent properties can be attained.To begin with, we compare the effects of matrix selection, site occupancy, and doping concentration on the local structural environment surrounding rare-earth ions and their luminescent efficiency. This work involves the synthesis of Er3+-substituted BaTiO3 and KNbO3 compounds at either A-site or B-site positions of the ABO3 perovskite structure. The luminescent properties of these materials are evaluated using the Raman-to-photoluminescence intensity ratio as a comparative metric. The consistent findings underscore the satisfactory luminescent properties associated with the A-site substitution of Er3+ ions in BaTiO3, highlighting its potential for future optical devices.Next, we explore the photoluminescent response of Er3+-doped BaTiO3 ceramics to temperature and investigate its potential for temperature sensing. The results indicate significant variations in the energy and integrated intensity of the emission lines with temperature arising from the crystal-field effect. Particularly noteworthy is the splitting of emission lines as crossing the ferroelectric transition temperatures of BaTiO3. This peak splitting phenomenon signifies the lift of degeneracy caused by the symmetry lowering in the ferroelectric phases. As a result, the local crystal field is modified, leading to a Stark shift in the Er3+-emission lines.Third, we investigate the in-situ electric-field-induced photoluminescence modulation in Er3+-doped BaSrTiO3 ceramics. Along with in-situ X-ray diffraction and Raman analysis, the results reveal that phase evolution and polarization reversal of Er3+-doped BaSrTiO3 ceramics enable reliable responses to the applied electric field. Additionally, noticeable phase delay and amplitude demodulation are observed in the electric field-modulated photoluminescent signal, which can be attributed to the extended lifetime in fluorescence.Lastly, our investigation delves into the realm of nanoparticles. We conducted the synthesis and characterization of BaTiO3 nanoparticles, both with and without rare-earth element doping, using four distinct wet chemical routes. This study reveals that the BaTiO3 nanoparticles derived from different preparation methods possess unique advantages and disadvantages concerning their efficiency, yield, surface characteristics, and optical properties. By elucidating these distinctions, our study aims to aid in the informed selection of suitable reaction processes for developing rare-earth-doped BaTiO3 nanoparticles tailored for optical applications
Photo-induced effects in multiferroics
No full textLe besoin d'énergies propres et renouvelables, et en calculs numériques de plus en plus performant ont été deux des moteurs de la recherche mondiale. Les multiferroiques (matériaux présentant plusieurs ordres ferroiques couplés) ont pendant longtemps été étudiés pour des applications électroniques. Récemment, leur interaction avec la lumière a été considéré pour des applications photovoltaique. Leur grande bande interdite et la faible mobilité de leur porteurs sont néanmoins des freins à la conversion efficace de l'énergie solaire en électricité.Cependant, les matériaux multiferroiques présentent un nombre important de degrés de libertés, et leur interaction avec la lumière ne peut être réduite au seul effet photovoltaique. Ici, l'interaction lumière-multiferroique est d'abord considéré au travers de l'effet de photostriction (changement de longueur sous illumination). Les calculs ab-initio montrent que, dans le bismuth de ferrite, la photostriction peut être comprise comme un effect d'écrantage de la polarisation à l'échelle de la maille primitive, et de l'effet piézoélectrique inverse. Une solution solide de plomb nickel niobium et de titanate de plomb, présentant un fort effet piézoélectrique à sa frontière morphotropique est ensuite synthétisée et caractérisée pour ces propriétés optiques et électriques. Le rôle des défauts dans la grande conductivité des parois de domaines est aussi étudié, et des calculs de la théorie de la fonctionnelle densité montrent que les défauts se forment préférentiellement à la paroi, et y procure une plus grande densité de charges libres. Enfin, nous détaillons les dernières avancées d'un couplage de type spin-orbite, le couplage angulaire magnéto-électrique, et son application à la génération de champs magnétiques par une lumière polarisée circulairement.The need for clean and renewable energy, as well as constantly improved numerical performances have been two of the most important driving forces in research worldwide. In this light, multiferroic materials, which are materials presenting several ferroic order, have been widely investigated towards their application in electronics and computation, or as sensors. Recently, they have been also considered for their potential use to generate energy through the photovoltaic effect. However, power conversion have remained poor compared to existing technologies such as p-n junction silicon based solar cells, mainly because of their wide bandgap and low mobility of the carriers. Nevertheless, multiferroic materials often present a vast number of degrees of freedom, and their interaction with light cannot be reduced to the sole photovoltaic effect.In this work, we study from first-principles the interaction of light and strain in the multiferroic bismuth ferrite, and find that the so-called photostriction effect originates from a screening of the polarization at the unit cell scale, which results in a photo-induced strain via the action of the converse piezoelectric effect. A solid solution of lead nickel niobium and lead titanate, exhibiting large electromechanical properties at its morphotropic phase boundary, is then synthesized, and its optical and photoinduced properties are studied. Also, the influence of defects at domain walls in the model ferroelectric lead titanate is studied from ab-initio calculations, in order to understand why domain walls exhibit a large conductivity compared to the domains. It is found that defects are more likely to form at the domain wall, and provide it with extra-carriers. Eventually, the advances in a recently considered spin-orbit energy term, the Angular MagnetoElectric coupling (AME), are considered and applied to the Inverse Faraday Effect (IFE), that is the existence of a magnetic field induced by circularly polarized light
Relaxeur ferroélectriques pour l'informatique neuromorphique
No full textPour surmonter les défis posés par les architectures traditionnelles de von Neumann, l'informatique neuromorphique s'inspire des sciences du cerveau pour créer du matérielécoénergétique adaptable à des tâches complexes. Les memristors, bien que novateurs,rencontrent des problèmes tels que la chaleur de Joule entravant le calcul neuronal à trèsbasse puissance.Pour remédier à cela, nous proposons un mécanisme de memcapacitor -la transition de phase induite par champ électrique. Les memcapacitors, qui expriment les signaux en tension, offrent une consommation d'énergie inférieure aux memristors (basés surle courant). Notre étude sur les matériaux ferroélectriques relaxeur (PMN-28PT, PZN-4.5PT) et le ferroélectrique conventionnel BTO (001) démontre la nature universelle des transitions de phase induites par champ électrique. Des impulsions personnalisées permettent la reproduction de la potentialisation à long terme (LTP), de la dépression à long terme (LTD) et de la plasticité dépendante du temps d'impulsion (STDP).De plus, les ferroélectriques relaxeur présentent un effet dendritique absent dans les contreparties conventionnelles. La mise en œuvre de dendrites PZN-4.5PT dans les réseaux neuronaux améliore la précision (83.44 %), surpassant les réseaux de memristors avec dendrites linéaires (81.84 %) et surpassant de manière significative les réseaux sans dendrites (80.1 %).En fin de compte, nous mettons en œuvre avec succès un memcapacitor relaxeur enutilisant un film mince PMN. Cette structure métal/ferroélectrique/métal/isolant atteint desétats capacitifs de 3 bits par le biais de transitions de phase induites par champ. 8 états memcapacitifs robustes présentent une maintenance cohérente sur plus de 100 secondes et une endurance exceptionnelle dépassant 5×10^5 cycles. Des impulsions sur mesure émulent efficacement LTP, LTD, et permettent l'exploration des fonctionnalités synaptiques dépendantes de la température.To overcome challenges posed by traditional von Neumann architectures, neuromorphic computing draws inspiration from brain science to create energy-efficient hardware adaptable to complex tasks. Memristors, though novel, face issues like Joule heat hindering ultra-low-power neural computing.To address this, we propose a memcapacitor mechanism - the electric-field-induced phase transition. Memcapacitors, expressing signals as voltage, offer lower power consumption than memristors (current-based). Our study on relaxor ferroelectric materials (PMN-28PT, PZN-4.5PT) and conventional ferroelectric BTO (001) demonstrates the universal nature ofelectric-field-induced phase transitions. Customized pulses enable the replication of long-term potentiation (LTP), depression (LTD), and spike-timing-dependent plasticity (STDP).Additionally, relaxor ferroelectrics exhibit a dendrite effect absent in conventional counterparts. Implementing PZN-4.5PT dendrites in neural networks improves accuracy (83.44%), surpassing memristor networks with linear dendrites (81.84%) and significantly outperforming networks without dendrites (80.1%).Ultimately, we successfully implement a relaxor memcapacitor using a PMN thin film.This metal/ferroelectric/metal/insulator structure achieves 3-bit capacitance states through field-induced phase transitions. 8 robust memcapacitive states exhibit consistent maintenance over 100 seconds and exceptional endurance exceeding 5×10^5cycles. Tailored pulses effectively emulate LTP and LTD, and enable the exploration of temperature-dependent synaptic functionalities
Matériaux ferroélectriques pour la récupération multiphysique d'énergie
No full textDans un monde touché par la crise énergétique, où alimenter en énergie électrique tous nos équipements est déjà un défi et où de nouveaux appareils mobiles et autonomes sont créés chaque jour, de nouveaux moyens de production d'énergie doivent être introduits. Dans ce cadre, nous abordons la question suivante : Est-il possible de collecter l'énergie disponible dans l'environnement immédiat d'un appareil et de la convertir en une quantité suffisante d'énergie électrique utilisable ?Dans cet objectif, plusieurs méthodes de conversion de l'énergie ont été identifiées, de l'effet photovoltaïque à l'induction électrostatique. Quelle que soit la méthode envisagée, le matériau qui assurera la conversion de l'énergie doit être optimisé afin de maximiser son efficacité de conversion énergétique et de minimiser ses coûts de production et de recyclage.Dans ce travail, nous nous concentrons sur une famille de matériaux très polyvalents appelés ferroélectriques. Ces matériaux présentent, grâce à une polarisation électrique interne spontanée, des couplages entre leurs propriétés thermiques, mécaniques et électriques. Il est possible d'utiliser ces couplages pour convertir l'énergie d'une forme à une autre. Il existe différentes catégories de matériaux ferroélectriques, avec des atouts et des faiblesses spécifiques. Ici, nous avons essayé d'identifier plusieurs de ces matériaux afin d'étudier et d'optimiser leurs propriétés de conversion d'énergie.Les résultats de cette étude sont détaillés dans ce manuscrit et sont organisés comme suit. Le chapitre I introduit les concepts physiques utilisés par la suite. Il se concentre sur plusieurs effets de conversion d'énergie et met en évidence les mécanismes sous-jascents. Une première famille de ferroélectriques est ensuite étudiée dans le chapitre II : Les polymères ferroélectriques à base de PVDF. Dans ce chapitre, nous étudions les propriétés piézoélectriques, pyroélectriques et triboélectriques de ces polymères ainsi que leurs capacités de stockage d'énergie. Suite à cette étude, nous avons amélioré les propriétés pyroélectriques du polymère en y intégrant des particules inorganiques. Les résultats de cette étude sont détaillés dans le chapitre III et montrent une amélioration de 20% de l'efficacité de conversion de l'énergie pyroélectrique des films. Dans le chapitre IV, nous étudions l'effet pyroélectrique inverse, appelé effet électrocalorique, et évaluons, pour ce nouvel effet, les propriétés des films décrits dans le chapitre III. Nous introduisons en outre des modèles physiques pour décrire le comportement des matériaux dans ce type spécifique d'excitation. Enfin, dans le chapitre V, de la même manière que nous avons essayé d'améliorer les propriétés des films polymères par l'inclusion de particules inorganiques, nous essayons d'améliorer les propriétés pyroélectriques d'un matériau ferroélectrique largement étudié, le BiFeO3, en remplaçant des atomes de bismuth par des atomes de samarium en différentes quantités. Cette substitution entraîne une compétition entre les phases cristallines, ce qui permet d'abaisser la température de Curie du matériau et d'améliorer ses propriétés pyroélectriques.In a world shaken by the energy crisis, where providing electrical energy to all our equipment is already a challenge and where new, mobile, and autonomous devices are created every day, new means of energy generation need to be introduced. In this framework, we address the following question: Is it possible to gather the energy available in the immediate environment of a device and convert it into sufficient usable electrical energy?With this global goal in mind, several ways of converting energy were identified, from the photovoltaic effect to electrostatic induction. Whichever method is considered, the material that will perform the task of converting the energy needs to be optimized so as to maximize its energy conversion efficiency and minimize its production and recycling costs.In this work, we focus on a highly versatile family of materials called ferroelectrics. These materials present, thanks to an internal spontaneous electrical polarization, couplings between their thermal, mechanical, and electrical properties. It is possible to use these couplings to convert energy from one form to another. Different categories of ferroelectric materials exist, with specific strengths and weaknesses. Here, we tried to identify several of these materials to study and optimize their energy conversion properties.The findings of this study are detailed in this manuscript and are organized as follows. Chapter I introduces the physical concepts used later on. It focuses on several energy conversion effects and points out the mechanisms that drive them. A first family of ferroelectrics is then studied in Chapter II: PVDF-based ferroelectric polymers. In this chapter, we study the piezoelectric, pyroelectric, and triboelectric properties of these polymers as well as their energy storage capabilities. Following this study, we improved the polymer's pyroelectric properties by embedding into them inorganic particles. The results of this study are detailed in Chapter III and show up to 20% improvement in the pyroelectric energy conversion efficiency of the films. In Chapter IV, we study the converse pyroelectric effect, called the electrocaloric effect, and assessed the properties of the films described in Chapter III for this new effect. We furthermore introduce physical models to describe the behaviour of the materials in this specific type of excitation. Finally, in Chapter V, in the same way that we tried to improve the properties of the polymer films through the inclusion of inorganic particles, we try to improve the pyroelectric properties of a widely studied ferroelectric material: BiFeO3 by substituting bismuth atoms with samarium atoms in various amounts. This substitution leads to the competition of crystalline phases leading to a lowering of the so-called Curie temperature of the material resulting in an improvement of its pyroelectric properties
First-principles-based finite element computation of the ferroelectric behaviour
No full textLes propriétés des matériaux ferroélectriques proviennent principalement de l’influencedes conditions aux limites et des déformations sur la polarisation. Cette influence est encoreplus grande à de petites échelles ou des structures particulières de la polarisation apparaissent,comme les vortex dans les cubes quantiques ou des structures en rayures dans lescouches minces. Pour le calcul, à très basses échelles, de telles structures de polarisation, lesHamiltonien effectifs, basés sur les calculs ab-initio sont les plus utilisés. Parallèlement Lesmodèles continus sont préconisés à plus grandes échelles. Néanmoins, il n’existe pas de lienentre ces deux modèles. Le but de cette thèse est alors de construire une approche permettantde relier ces deux modèles et par cela même ces différentes échelles.Notre modèle se base sur un Hamiltonien effectif écrit pour le titanate de baryum enfonction de la polarisation et des déformations. Cet Hamiltonien est reformulé de façon àdécrire un milieu continu. Les difficultés de cette reformulation proviennent des interactionsnon locales. Le résultat est alors un système d’équations aux dérivées partielles, décrivantl’équilibre et les conditions aux limites. La température est ensuite introduite de façon effectivedans les coefficients de ces équations. Notre modèle ressemble fortement aux modèlesde Landau.Une telle approche est appliquée dans les cubes quantiques et les couches minces óu l’organisationdes domaines dépend de la taille. Les résultats montrent l’implication de la méthodedes éléments finis sur la précision. La formation de vortex dans les cubes quantiquesest bien reproduite. L’agencement en domaines de polarisation alternée dans les couchesminces est elle aussi bien reproduite pour les couches minces. De plus en augmentant l’épaisseurde ces couches minces, la périodicité de cet agencement alterné est modifié, comportementdécrit par la loi de Kittel qui est ici calculée et comparée aux résultats expérimentaux.Physicals properties of ferroelectric materials mainly arise from the fact that the polarizationis strongly influenced by strain and electrical boundary conditions, which may changeits orientation and magnitude. At small scales, this influence is even stronger and unusualdomain structures are produced like vortices in quantum dots or stripes in thin films. For thecalculation of domain structures, at small scales, first-principle-based effective Hamiltonianare widely used whereas at higher scales, continuum models are predominants. Nevertheless,in between there is no computational method connecting both scales. Therefore„ thegoal of this dissertation is to develop and build new approaches in order to bridge these twoseparated scales.Our model stems for classical effective Hamiltonian, written for barium titanate as afunction of the polarization and strain. This Hamiltonian is then formulated in order tocorrespond to a continuous description. Difficulties arise from non local interactions. In theend, the Hamiltonian is transformed into a set of partial differential equations describing theequilibrium and the boundary conditions. The temperature is then introduced in such a waythat makes evolve the coefficients of those sets of equations. We therefore reconstructed aLandu-like model.Such approach can be applied in quantum dots and thin films where the domain organizationdepend on the size. The results show how to apply finite element in order to obtainpatterns of polarizations with the wanted precision. The vortices shapes of domain patternin quantum dots is well reproduced. The stripes-like polarization pattern is also well reproducedin thin films. Besides expanding thickness of those films change the periodicity ofthose stripes, behaviour described by the Kittel law. This law is calculated and compared tomeasurements
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
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