Etude des mécanismes de déstabilisation de SnO2 sous pression

Etude de la déstabilisation de SnO2 sous pression
Percolation de la phase amorphe depuis les lacunes d'oxygène dans un nanocristal d'oxyde d'étain sous pression.

Percolation de la phase amorphe depuis les lacunes d’oxygène dans un nanocristal d’oxyde d’étain sous pression.

 

C’est par les défauts du sous-réseau d’oxygène que l’oxyde d’étain nano ou micrométrique se transforme sous pression. SnO2, un matériau parmi les plus utilisés (notamment pour les capteurs gazeux) est étonnamment peu étudié et compris en termes de stabilité mécanique. Si le diagramme de phase de l’état massif est connu, celui des phases de basse dimension l’est beaucoup moins. Une équipe composée de chercheurs de l’ILM, de l’ICGM et de l’INL a montré que pour ces systèmes, les cristaux rutiles sous pression ne transitent pas intégralement vers la phase haute pression CaCl2 comme le massif, mais commencent par une amorphisation du sous-réseau anionique (oxygène). Cette amorphisation est induite par la présence de défauts (lacunes) dans le sous-réseau des atomes d’oxygène. A partir de ces défauts, jouant le rôle de centres d’amorce, la transformation se propage selon le modèle de la percolation invasive. Finalement, le matériau re-cristallise autour du réseau de cations (Sn); ce dernier adoptant la phase compacte haute pression du métal associé (étain métallique). Outre l’oxyde d’étain, ces travaux intéressent tous les matériaux oxydes cristallisant sous forme rutile (dont certains d’intérêt applicatifs majeurs, tel TiO2) mais plus généralement tous les oxydes de stœchiométrie MO2 (M étant, Si, Ti, Ge). L’étude souligne le rôle prépondérant des défauts du sous-réseau oxygènes dans les oxydes semiconducteurs.

 

Contact:

Bruno Masenelli

 

Références:

T. Girao, P. Hermet, B. Masenelli, J. Haines, P. Mélinon and D. Machon, Physical Review Letters 120, 265702 (2018).

 

Collaborations:

ILM (D. Machon, P. Mélinon)
ICGM (P. Hermet, J. Haines)

 

INL CNRS
Percolation de la phase amorphe depuis les lacunes d'oxygène dans un nanocristal d'oxyde d'étain sous pression.
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