[article] Corrélation théorie/expérience de la cristallisation d'une perovskite thermochrome

Lundi 2 décembre 2024
Sous titre
Le modèle classique de la germination de Volmer (CNT) a été appliqué à la cristallisation de la phase SmNiO3 à partir de sa phase amorphe métastable. La corrélation entre le modèle, qui prédit la vitesse de cristallisation en fonction de la température de recuit, et les résultats expérimentaux obtenus par DRX permet de valider cette approche CNT de transformation solide/solide et d'atteindre certaines propriétés thermodynamiques et mécaniques non reportés à ce jour.

Nous présentons un modèle thermodynamique basé sur la théorie de la nucléation de Volmer adapté au cas de la cristallisation du nickelate pérovskite SmNiO3 (SNO) à partir d'un film mince amorphe (aSNO). Cette phase amorphe est synthétisée par pulvérisation magnétron réactive, puis recuite à l'air à des températures comprises entre 725 et 925 K pour la cristalliser. Ce modèle permet de prédire le taux de germination théorique de la phase pérovskite cristallisée en fonction de la température de recuit, du type de nucléation (mécanismes homogènes et hétérogènes) et d'estimer certaines données physiques et thermodynamiques liées à cette transformation. Une évaluation théorique du taux de germination montre que la température optimale pour la cristallisation est proche de 800 K pour laquelle le taux de germination peut atteindre 1021 m-3.s-1 si l'on considère à la fois les mécanismes de germination homogène et hétérogène. Lorsque la température de recuit s'éloigne de 800 K, le taux de germination théorique chute considérablement, comme cela a été observé expérimentalement par diffraction des rayons X (DRX) lorsque nous avons recuit des films aSNO de 200 nm d'épaisseur. Le bon accord entre le modèle présenté et les résultats expérimentaux de cristallisation nous permet d'évaluer numériquement certains paramètres physiques qui n'ont pas encore été rapportés dans la littérature pour les pérovskites SNO, tels que l'énergie de surface entre les phases SNO amorphe et cristallisée, l'énergie de déformation lorsque la cristallisation se produit et l'enthalpie associée à la cristallisation.

 

Auteurs

 Silvère Barrat, Zil Fernández-Gutiérrez, Carlos Calvo-Mola, Pierre-Antoine Tostivint, Stéphanie Bruyère, David Pilloud, Fabien Capon

Références

Acta Materialia - Octobre 2024

DOI

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2024.120509


 

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