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Introduction . XIII Remerciements XVII Chapitre 1. Ferroélectricité et ferroélasticité 1 1.1. Cristaux ferroïques et cycles d'hystérésis . 1 1.2. Transitions et symétrie . 5 Maille et symétrie 5 Nombre de domaines possibles 7 Paramètre d'ordre 9 1.3. Approche thermodynamique et phénoménologique de la transition 12 Les différents ordres des transitions de phase structurales 12 Développement de Landau et transition du second ordre . 16 Du modèle phénoménologique à un modèle microscopique 22 Développement de Landau et transition du premier ordre 23 La transition tri-critique 27 1.4. Paramètres d'ordre et transitions de phase 32 1.5. Importance de l'échantillon et de la procédure expérimentale 38 Qualité du cristal et de l'échantillon 38 Importance des variations de la température avec le temps . 42 Pression hydrostatique et contraintes 44 Forme, limites des échantillons et champs conjugués appliqués . . . . 48 Commentaires sur quelques situations réelles pour les ferro-ferro . 51 Mémo du Chapitre 1 54 Chapitre 2. Textures en domaines naturelles 55 2.1. Existence des domaines . 55 2.2. Parois « permises » . 59 Définition d'une paroi permise . 59 Réalités expérimentales de parois permises . 62 Modèles de paroi . 66 Modèles au niveau atomique . 66 Modèles simples de continuum basés sur une extension du développement de Landau 69 Modèles avec plusieurs paramètres d'ordre 73 Modèles avec déformations associées . 73 Prise en compte des limites de l'échantillon . 78 2.3. Textures en domaines d'un ensemble de parois permises parallèles . 80 Textures en domaines de parois permises parallèles 80 Modèles proposés pour expliquer les textures simples périodiques . 86 Intersection de la paroi permise avec le bord de l'échantillon 90 2.4. Formes usuelles de domaines 91 Textures en domaines simples et extrémités 91 Les modèles de parois hors des plans permis et d'extrémités . 93 Équilibre d'une texture en domaines comportant des extrémités 101 Les limites des modèles théoriques . 102 2.5. Textures en domaines ordinaires 104 Histoire thermique : un paramètre important 104 Forme de l'échantillon et texture . 105 Arrangements particuliers de domaines 108 Mémo du Chapitre 2 115 Chapitre 3. Processus de retournement et cycles d'hystérésis . 117 3.1. Propriétés macroscopiques et phénomènes microscopiques 117 Grandeurs caractéristiques du retournement . 117 Retournement de la polarisation et de la déformation : un phénomène non linéaire 119 Différents arrangements de domaines et de parois . 120 3.2. Retournement par déplacement latéral d'une paroi de domaine 122 Comment obtenir une seule paroi de domaine dans un échantillon ? 122 Déplacement latéral d'une paroi isolée 122 Retournement de la polarisation (déformation) avec une seule paroi 126 3.3. Interactions latérales entre parois de domaines en mouvement 130 Interactions entre deux parois planes en déplacement 130 Interactions entre parois de domaines planes et domaines stables . 132 Réponses macroscopiques et phénomènes microscopiques 137 3.4. Mouvements longitudinaux de domaines en aiguilles . 140 Création de domaines en aiguilles 140 Loi de déplacement d'une extrémité de domaine isolée 142 Modification de l'assemblée de dislocations d'une extrémité de domaine et loi de déplacement 144 3.5. Interactions entre extrémités de domaines 147 Interactions entre des extrémités de domaines similaires . 147 Interactions entre extrémités de domaines et retournement 150 3.6. Retournement de la polarisation (déformation) avec domaines en aiguilles. 156 Phénomènes généraux . 156 Détecter les phénomènes microscopiques . 159 Indicateurs macroscopiques du phénomène de retournement 165 3.7. Retournements (polarisation et déformation) : les ferro-ferro au sein des ferro 171 Les résultats expérimentaux . 171 Les modèles du retournement . 173 Dimensionnalité et dimensions finies de l'échantillon 181 Des modèles pour les cristaux ferro-ferro ? . 182 Mémo du Chapitre 3 187 Chapitre 4. Susceptibilités et domaines . 189 4.1. Textures en domaines, procédures expérimentales et susceptibilités 189 Sensibilité et non-linéarité 189 Qualité de l'échantillon . 191 Histoire thermique et trempe . 192 Traitement pour obtenir une texture en domaines à l'équilibre . 194 4.2. Textures en domaines 196 Réponses d'un échantillon mono-domaine ou poly-domaine . 196 Forme de l'échantillon et texture en domaines . 199 Ensembles de domaines et susceptibilité . 201 4.3. Susceptibilité du cristal mono-domaine 205 Susceptibilité et conductivité en phase para . 205 Loi de Curie et phénomènes collectifs 206 Susceptibilité du cristal mono-domaine autour de la transition 207 Pertinence de la relation ec' = em' + ed' 212 4.4. Contribution de la texture en domaines à la susceptibilité dans la proximité de la transition . 212 La texture en domaines sous la transition : « une solide modulation d'une structure distordue » 212 Un maximum de pertes, repère souvent présent . 214 L'hypothèse d'un continuum sous la transition . 217 Les effets de la fréquence de l'excitation dans la famille du KDP 219 4.5. Le « plateau » de la susceptibilité en fonction de la température . 224 4.6. Le gel des domaines . 230 Observation des textures et domaines 230 Le rôle de la qualité du cristal et de la forme de l'échantillon . 230 Le gel des domaines fonction de l'excitation (amplitude et fréquence) 232 Modèles pour expliquer le gel des domaines Exploitation numérique des résultats expérimentaux (Vogel-Fulcher) 238 Modèles de transition de phase dans la paroi de domaine 239 Champ critique de mise en mouvement de dislocations 240 Petite synthèse concernant le gel des domaines . 242 4.7. Susceptibilités à très basses températures 243 Anomalies des propriétés diélectriques . 244 L'after-effect normal 245 L'« after-effect » anormal . 247 Mémo Chapitre 4 . 249 Chapitre 5. Fronts de phase et domaines . 251 5.1. Introduction 251 5.2. Fronts de phase d'un cristal à température homogène 253 Orientation naturelle du front de phase dans le DKDP . 253 Front de phase, domaines et propriétés diélectriques . 255 5.3. Forme du front de phase et gradient thermique 260 Effet d'un gradient thermique parallèle à l'axe ferroélectrique c 260 Front de phase d'un cristal DKDP soumis à un gradient thermique quelconque 261 Coexistence de phase avec gradient thermique perpendiculaire à l'axe ferro c 267 5.4. Comment expliquer les formes et orientations du front de phase ? 274 Le front de phase est-il une interface cohérente ? 274 Pourquoi le front de phase est-il dans un plan (001) ? 277 Explication du front de phase en « toit d'usine » 280 Description à l'aide de dislocations et de disinclinations 284 5.5. Contribution de la coexistence de phase dans la susceptibilité 286 Domaines dans la région de coexistence 286 Susceptibilité diélectrique pendant la coexistence de phase 289 5.6. Formes et orientations de front de phase usuelles 296 Effet de la répartition en température dans l'échantillon 296 Fronts de phase et limites mécaniques . 300 Mémo Chapitre 5 . 304 Chapitre 6. Coexistence de phases avec champ conjugué 305 6.1. Coexistence de phases et énergies en compétition 305 6.2. Coexistence de phase avec bonne homogénéité thermique et champ conjugué appliqué 309 Fronts de phase, domaines et mesures diélectriques 309 Comment expliquer les formes de front de phase et l'hétéro-phase ? 314 Hystérésis thermique de la transition 315 6.3. Front de phase et domaines dans un cristal avec gradient thermique Ge et champ conjugué appliqué E// 318 Fronts de phase et domaines . 318 Résultats diélectriques . 327 6.4. Résultats macroscopiques et phénomènes microscopiques 328 6.5. Jeux de formes de fronts et interfaces . 333 Mémo Chapitre 6 . 337 Annexes 339 A1. Propriétés physiques 339 A1.1 Propriétés physiques : comment les définir et les représenter dans un cristal homogène ? 339 A1.2 Forme des matrices des cristaux utilisés 343 A1.3 Notations et symboles des grandeurs physiques, unités et conversions 345 A1.4 Constantes fondamentales . 348 A2. Relations et descriptions thermodynamiques . 349 Relations 349 Développements des fonctions avec des paramètres . 351 A3. Diffraction gamma et diffraction neutronique . 352 La diffraction ? avec un cristal maclé 352 Diffraction ? différentielle 352 Mesures simultanées de diffraction ? et de diffraction neutronique 354 A4. Paramètres structuraux des cristaux ferro-ferro de la famille du KDP 355 A5. Les modèles de transition des cristaux ferro-ferro de la famille du KDP (sans domaines et sans fronts de phase) 361 A6. Énergie électrostatique d'une texture périodique en domaines 370 A7. Interaction de dislocations et d'extrémités de domaines . 371 Contexte . 371 Interaction entre dislocations coins parallèles 372 Dislocations et extrémité d'un domaine en aiguille 372 Énergie élastique d'une extrémité de domaine 374 Énergie d'interaction de deux extrémités . 375 Énergie élastique d'un front de n extrémités de domaines en aiguilles 376 A8. Avalanches et phénomènes collectifs . 377 Des phénomènes d'une certaine universalité 377 Comment les avalanches sont-elles décrites ? . 378 Les modèles théoriques . 381 Cristaux ferroélastiques, ferroélectriques, et avalanches . 382 A9. Propriétés thermiques des ferroélectriques et du KDP à TBT 388 Modèles utilisés pour décrire la chaleur spécifique des solides . 388 Chaleur spécifique à température élevée 388 Chaleur spécifique à températures moyennes et basses 388 Chaleur spécifique à très basses températures 390 Modélisation réaliste de la chaleur spécifique des cristaux . 390 Chaleur spécifique des ferroélectriques à basses et très basses températures . 391 Conductivité des solides et des cristaux ferro à basses et très basses températures 393 Conclusion 395 Bibliographie . 397

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