MOFA

Matériaux oxydes fonctionnels et applications

La thématique principale de l’équipe concerne l’étude et l’élaboration d’oxydes dont les propriétés électriques ou électrochimiques permettent d’envisager des applications.

Ces oxydes sans plomb sont déposés sous forme de couches minces (<1µm) et épaisses (quelques micromètres à 100µm).

Les études fondamentales concernent les propriétés microstructurales, électriques (diélectriques, pyroélectriques, piézoélectriques, ferroélectriques) et électrochimiques (interactions gaz/matériau/propriétés électriques) d’un oxyde seul ou d’un assemblage multicouches.

Les oxydes sans plomb étudiés en laboratoire visent plusieurs applications:

  • La détection de gaz (capteurs et systèmes de conditionnement)
  • L’énergie renouvelable via les piles à combustible à oxydes solides (SOFC) pour la production électrique à partir d’hydrogène et les électrolyseurs pour le stockage de l’énergie.
  • La récupération et le stockage de l’énergie produite par conversion piézoélectrique directe.

 

Elaboration – Matériaux – Applications

 

Procédés d’élaboration

sol-gel, pulvérisation (DC, RF), évaporation sous vide, sérigraphie.

 

Etudes fondamentales

Préparation de solutions sol-gel (Pechini, alkoxyde)

Préparation d’encres

Préparation de poudres

 

Caractérisation des solides

DRX, EDX, porosité, granulométrie, densité, MEB, AFM

Caractérisation des solutions

pH, viscosité, FTIR

 

Etudes à large gamme de fréquences (1 mHz à 60 GHz) et à large gamme de température (- 200°C à 800°C).

 

Applications

mesures sous test, variation de paramètres pour optimiser les performances (dopage, épaisseur, microstructure, type et taille des électrodes avec structure MIM ou interdigitée).

 

 

Les matériaux fabriqués au laboratoire sont des oxydes sans plomb à structure pérovskite, principalement des titanates de Baryum dopés (Sr, Zr, Fe). D’autres matériaux développés par des équipes extérieures (collaborations) sont également caractérisés (ZnO, TiO2, SBN, KN, KTN, LTO).

D’autre part, dans le cadre de différents programmes de recherche nationaux et internationaux, plusieurs orientations scientifiques sont développées :

  1. Mise au point de la microstructure, de la composition et des paramètres dimensionnels de films d’oxyde pour l’amélioration de la sensibilité et de la réponse dynamique de capteurs de gaz semi-conducteurs.
  2. Développement de plateformes complètes pour les capteurs de gaz semi-conducteurs.
  3. Optimisation de l’architecture de cathode d’une pile à combustible SOFC, ainsi que de l’interface cathode/électrolyte pour la diminution des pertes électriques et l’augmentation de la puissance surfacique. Les matériaux étudiés sont des cobaltites et manganites de Lanthane pour la cathode et de la cérine dopée pour électrolyte.
  4. Etude de matériaux sans plomb et dispositifs permettant la récupération de l’énergie produite par des vibrations mécaniques (piézoélectricité directe).
  5. Etude et simulation de démonstrateurs à variation de résistance géante par commande magnétique (GMR Giant Magnetic Resistance).
  6. Etude du bruit électronique dans les matériaux.

 

Membres de l’équipe

J.C. Carru, Professeur émerite

J. GEST, Pr

G. LEROY, Pr

D. FASQUELLE, MCF HDR, responsable de l’équipe

M. MASCOT, MCF

A. TACHAFINE, MCF

N. WALDHOFF, MCF

 

Collaborations

Nationales

Internationales

Thèses en cours

Contrats de recherche en cours

Publications récentes.