Synthèse et étude de l’effet du dopage en vue de l’augmentation des trous ou des électrons sur la structure, la microstructure, le transport électrique, le magnéto-transport du composé magnéto-résistif (La,Gd)1.2(Ca,Sr)1.8Mn2O7

Abstract

Ce travail de thèse de doctorat s’est penché sur l'exploration approfondie de l’effet du dopage par trous ou par électrons sur les propriétés structurales, microstructurales, électriques, magnétiques et magnéto-trasport des manganites doubles pérovskites de formule 〖(La,Gd)〗_1.2 〖(Ca,Sr)〗_1.8 〖Mn〗_2 O_7. Trois séries d’échantillons ont été préparées par la méthode de réaction à l’état solide. La série 〖La〗_1.0 〖Gd〗_((0.2-x)) 〖Pb〗_x 〖Ca〗_1.2 〖Sr〗_0.6 〖Mn〗_2 O_7(x = 0, 0.1 et 0.2) est destinée pour le dopage par trous qui se manifeste par la transformation de 〖Mn〗^(3+)en 〖Mn〗^(4+) et les deux autres séries : La_(1+x) Sr_(0.6-x) Gd_0.2 Ca_1.2 Mn_2 O_7(x = 0, 0.1 et 0.2)et 〖La〗_1.0 〖Gd〗_0.2 〖Ca〗_1.2 〖Sr〗_(0.6-x) 〖Ln〗_x 〖Mn〗_2 O_7(x = 0 et x = 0.2 avec Ln = Sm, Gd et Y) sont destinées aux dopages par électrons. L’étude structurale par diffraction des rayons X (DRX) a montré que la structure de tous nos échantillons est tétragonale sous le groupe d’espace I4/mmm. L’étude microstructurale par la microscopie électronique à balayage (MEB) a révélé que nos échantillons sont granulaires et poreux avec différentes tailles et formes de grains. L’étude par EDX a montré la haute pureté en élément des échantillons préparés. L’étude électrique a montré que la majorité de nos échantillons présente la transition métal-isolant (M-I) à une température T_MI qui a augmenté de 139.2 K à 152.9 K avec le dopage par trous. Elle a également montré que le mécanisme de transport de charge électrique à haute température est géré par le mécanisme de saut à portée variable de Mott à 3 dimensions (3D-VRH)au-dessus de la température de Debye et par le transport polaronique en dessous de cette température. À basses températures, le transport est géré par le mécanisme de double échange et la résistivité totale est une combinaison de la résistivité résiduelle, et des contributions des interactions électron-électron, de faible interaction et de l’interaction électron-phonon. Les différentes contributions ont été estimées et discutées. L’étude magnétique a montré la transition ferromagnétique-paramagnétique en augmentant la température de tous nos échantillons dopés par trous ou par électron. La température de Curie, la température de Griffith, les moments magnétiques expérimentaux, la constante de Curie, la température d’irréversibilité, la magnétisation de saturation, rémanente et le champ coercitif ont été déterminés et discutés. Les échantillons dopés par trous ont montré un caractère magnétoélectrique avec une magnétorésistance (MR) importante qui atteint les 30% pour l’échantillon dopé à x=0.1. Pour la série dopée par électrons de formule 〖La〗_1.0 〖Gd〗_0.2 〖Ca〗_1.2 〖Sr〗_(0.6-x) 〖Ln〗_x 〖Mn〗_2 O_7(x = 0 et x = 0.2 avec (Ln = Sm, Gd et Y)), les échantillons dopés par le Gd et par de l’ Y ont montré la T_MIet le caractère magnétorésistif. Leur MR a une valeur très élevée qui atteint 48.23 % pour l’échantillon dopé par le Gd et 39.56 % pour celui dopé par l’Y. Les mécanismes de transport électronique ont été étudiés par simulation et les valeurs des coefficients correspondants ont été estimées et discutées.