Préparation d’un nouveaux nano/micro manganite pérovskites en vue d’une éventuelle optimisation de la performance d’un capteur magnéto-résistif

Abstract

Ce travail de fin d’étude se focalise sur la synthèse et la caractérisation de manganites pérovskites dopées, formulées comme La0.8Na0.05Li0.15Mn0.95TE0.05O3 (TE = Mn ou Zn). Trois méthodes de synthèse ont été employées : la méthode de réaction à l'état solide (MRS), la méthode sol-gel (MSG) et une méthode mixte innovante inspirée par la validation du principe de superposition des caractéristiques de l'échantillon. Ce principe repose sur la capacité à combiner les propriétés distinctes des matériaux obtenus par différentes méthodes pour créer des échantillons optimisés. L'analyse par diffraction des rayons X (DRX) a démontré une excellente qualité cristalline. L'un des échantillons de SSR dopé au zinc a présenté une transition structurelle de rhomboédrique (R3̅C) à orthorhombique (Pnma) due aux effets induits par le dopage. En revanche, les échantillons SGM et mixtes ont conservé une structure rhomboédrique. La réduction du volume de la cellule unitaire, malgré le rayon ionique plus important de Zn2+, a été attribuée à la conversion partielle de Mn3+en Mn4+, ce qui compense le déséquilibre de charge. L'étude structurelle a permis de dériver, de calculer et de discuter plusieurs facteurs et paramètres physiques clés, notamment le facteur de tolérance de Goldschmidt, la taille des cristallites, la bande passante optique (𝑊), la densité de dislocation, la taille des grains et la déformation interne. Ces paramètres constituent des éléments essentiels pour l'interprétation des résultats du magnéto-transport. Les observations microstructurales par microscopie électronique à balayage (MEB) ont révélé que l'approche mixte combine les caractéristiques des méthodes initiales : grains fins du MSG (0.26-0.45 μm) et gros grains denses du MRS (7.51-8.67 μm). Les échantillons mixtes présentaient une distribution granulométrique intermédiaire (0.376-1.04 μm), offrant une configuration unique adaptée à des applications spécifiques. Les propriétés optiques, étudiées par spectroscopie UV-Vis, ont montré des énergies de bande interdite allant de 1.788 à 2.67 eV, avec une augmentation attribuée au dopage au zinc. Les propriétés électriques et magnétoélectriques ont confirmé une magnétorésistance significative, atteignant 37.48 % sous un champ de 1 Tesla pour l'échantillon ZL-Zn-SS, soulignant son potentiel pour les applications spintroniques. Les mesures électriques et structurelles ont également validé le principe de superposition, démontrant que les propriétés des échantillons hybrides peuvent être prédites en combinant les comportements individuels des composants. Ce « principe de superposition » a conduit à l'adoption de la méthode mixte innovante, qui permet de moduler les propriétés des matériaux en ajustant la taille des grains et la microstructure. Cette approche ouvre de nouvelles perspectives pour l'optimisation des propriétés fonctionnelles des manganites pérovskites, avec des applications prometteuses en spintronique et dans d'autres domaines de pointe.