Growth, Structure and Properties of Epitaxial Thin Films of First Principles Predicted Multiferroic Bi2FeCrO6

We report the structural and physical properties of epitaxial Bi2FeCrO6 thin films on epitaxial SrRuO3 grown on (100)-oriented SrTiO3 substrates by pulsed laser ablation. The 300 nm thick films exhibit both ferroelectricity and magnetism at room temperature with a maximum dielectric polarization of 2.8 microC/cm2 at Emax = 82 kV/cm and a saturated magnetization of 20 emu/cc (corresponding to ~ 0.26 Bohr magneton per rhombohedral unit cell), with coercive fields below 100 Oe. Our results confirm the predictions made using ab-initio calculations about the existence of multiferroic properties in Bi2FeCrO6.Comment: Manuscript accepted for publication in Applied Physics Letters (in press). The paper consists of 1619 words, 13 references and 3 figure

La validation dans l'enseignement des probabilités au niveau secondaire

Our research is concerned with the question of validation in the teaching of probabilities for Grade 9 and 10 students (age 14 and 15). We adopted the theoretical and methodological model of Mathematic Working Spaces associate to notion of probabilistic paradigm is used to characterize validation in the teaching of probability. The research is based on three successive studies. The first one is exploratory and aims at comparing both the validation practiced in probability and geometry. It showed that semiotics registers are favored to validate in probability and are more used than in geometry. Through the analysis of various tasks implemented at various school levels and related to three categories of tasks (simple, complex, rich) the second study shows highlights different forms of validation depending on the category of the task and the class level considered. The last study, based on interviews with teachers, leads to define the various types of validation adopted by teachers. As findings of the research and based on the data coming the three studies, some characteristics of validation in probability are given and show the specific originality of the teaching of probability in France.Notre recherche porte sur la question de la validation dans l’enseignement des probabilités en classe de 3e et de 2nde. Nous avons adopté le modèle des Espaces de Travail Mathématique et la notion de paradigme probabiliste pour caractériser la validation dans l’enseignement des probabilités. Nous avons mené notre recherche en suivant trois sortes d’enquête. La première est exploratoire, elle vise à comparer la validation pratiquée dans les deux domaines, probabilités et géométrie. Elle a permis de mettre en évidence la place privilégiée des registres sémiotiques dans le discours de la validation en probabilités par rapport à la géométrie. La deuxième enquête s'appuie sur l’étude de tâches mises en oeuvres dans différents niveaux de classe et relevant de différentes catégories de tâches (simple, complexe, riche). Elle met en évidence l’existence de différentes formes de validation, qui dépendent de la catégorie de la tâche et du niveau de classe considéré. Enfin, une dernière enquête, sous forme d'entretien auprès des enseignants, a permis de dégager plusieurs styles de validation adoptés par les enseignants. L’étude de l'ensemble des données de ces trois enquêtes donne une caractérisation de la validation probabiliste et de sa singularité dans l’enseignement probabiliste en Franc

Epitaxial thin films of multiferroic Bi2FeCrO6 with B-site cationic order

Epitaxial thin films of Bi2FeCrO6 have been synthesized by pulsed laser deposition on SrRuO3 on (100)- and (111)-oriented SrTiO3 substrates. Detailed X-ray diffraction and cross-section transmission electron microscopy analysis revealed a double perovskite crystal structure of the Bi2FeCrO6 epitaxial films very similar to that of BiFeO3 along with a particularly noteworthy Fe3+/Cr3+ cation ordering along the [111] direction. The films contain no detectable magnetic iron oxide impurities and have the correct cationic average stoichiometry throughout their thickness. They however exhibit a slight modulation in the Fe and Cr compositions forming complementary stripe patterns, suggesting minor local excess or depletion of Fe and Cr. The epitaxial BFCO films exhibit good ferroelectric and piezoelectric properties, in addition to magnetic properties at room temperature, as well as an unexpected crystallographic orientation dependence of their room temperature magnetic properties. Our results qualitatively confirm the predictions made using the ab-initio calculations: the double-perovskite structure of Bi2FeCrO6 films exhibit a Fe3+/Cr3+ cation ordering and good multiferroic properties, along with the unpredicted existence of magnetic ordering at room temperature.Comment: Accepted for publication in Journal of Materials Researc

Effet de l'expansion thermique sur la redistribution des charges dans les assemblages à brides boulonnées

Les assemblages à brides boulonnées munis de joints d'étanchéité sont les systèmes les plus répandus de raccordement entres les différents éléments des réservoirs sous pression. Ces systèmes peuvent fuir et plus particulièrement lorsqu'ils sont soumis à de hautes températures. Les méthodes de conception de brides existantes ne prennent pas en compte l'effet de la température sur l'étanchéité de l'ensemble. Cependant, très peu de directives existent actuellement pour ce type d'analyse. Cette recherche examine les distributions de température, les expansions radiales et axiales et les déflexions dans les différents éléments de l'assemblage, et cela, pour les cas d'assemblage avec deux brides et ceux d'une bride avec un couvercle plat. Les solutions analytiques pour les expansions axiales et radiales et les distorsions dues au gradient thermique des différents éléments sont utilisées dans l'analyse d'interaction mécanique pour déterminer les changements de la charge des boulons. Les comparaisons des résultats analytiques et ceux obtenus par éléments finis sont faites pour valider les modèles, ils sont analytiquement en concordance avec les éléments finis. Ceci procure une haute confiance sur la méthode développée

Modélisation du phénomène de fluage-relaxation dans les assemblages à brides boulonnées munis de joint d'étanchéité

Les différents travaux de recherche menés dans le cadre de la présente thèse, ont comme premier objectif de développer un modèle analytique pouvant prédire la relaxation de la charge des boulons en fonction du temps due au fluage des boulons, du joint d'étanchéité, de l'anneau de la bride, du cylindre, de la collerette et du couvercle plat. Dans ce modèle, des solutions analytiques pour les déplacements radiaux et axiaux et les rotations dues au fluage de ces différents éléments ont été déterminées selon leurs théories correspondantes. Par la suite, ces déflexions obtenues par le calcul analytique sont utilisées dans l'analyse d'interaction mécanique pour déterminer la relaxation de la charge des boulons et celle du joint d'étanchéité en fonction du temps. Le deuxième objectif est d'élaborer un modèle analytique pour un calcul précis, du nombre de rondelle "Belleville" ou des dimensions des manchons à installer avec les boulons. En rendant l'assemblage plus flexible à l'aide de ces méthodes, le modèle permet de vérifier si la relaxation de la charge dans les boulons due à l'effet du fluage est dans la proportion désirée. Des exemples de calcul sur différents cas d'assemblages de brides symétriques et de brides avec couvercles plats sont présentés pour illustrer la méthode analytique proposée. Les profils de la variation de la charge dans la boulonnerie et du joint d'étanchéité en fonction du temps sont analytiquement en bon accord avec les éléments finis

A radical approach to promote multiferroic coupling in double perovskites

Double perovskites provide a unique opportunity to induce and control multiferroic behaviors in oxide systems. The appealing possibility to design materials with a strong coupling between the magnetization and the polarization fields may be achieved in this family since these magnetic insulators can present structural self-ordering in the appropriate growth conditions. We have studied the functional properties of La2CoMnO6 and Bi2CoMnO6 epitaxial thin films grown by pulsed laser deposition. Cation-ordered La2CoMnO6 films display a magnetic Curie temperature of 250 K while cation-disordered Bi2CoMnO6 films present ferromagnetism up to ~ 800 K. Such high transition temperature for magnetic ordering can be further tuned by varying the strain in the films indicating an important contribution from the structural characteristics of the materials. Our approach might be generalized for other oxide systems. At this end, our results are compared with other multiferroic systems. The roles of various cations, their arrangements and structural effects are further discussed.Comment: 12 pages, 5 fig

Growth, Structure and Properties of BiFeO3-BiCrO3 Films obtained by Dual Cross Beam PLD

The properties of epitaxial Bi2FeCrO6 thin films, recently synthesized by pulsed laser deposition, have partially confirmed the theoretical predictions (i.e. a magnetic moment of 2 muB per formula unit and a polarization of ~80 microC/cm2 at 0K). The existence of magnetic ordering at room temperature for this material is an unexpected but very promising result that needs to be further investigated. Since magnetism is assumed to arise from the exchange interaction between the Fe and Cr cations, the magnetic behaviour is strongly dependent on both their ordering and the distance between them. We present here the successful synthesis of epitaxial Bi2FexCryO6 (BFCO x/y) films grown on SrTiO3 substrates using dual crossed beam pulsed laser deposition. The crystal structure of the films has different types of (111)-oriented superstructures depending on the deposition conditions. The multiferroic character of BFCO (x/y) films is proven by the presence of both ferroelectric and magnetic hysteresis at room temperature. The oxidation state of Fe and Cr ions in the films is shown to be 3+ only and the difference in macroscopic magnetization with Fe/Cr ratio composition could only be due to ordering of the Cr3+ and Fe3+ cations therefore to the modification of the exchange interaction between them.Comment: Manuscript accepted for publication in IEEE-UFF

Infrared and magnetic characterization of the multiferroic Bi2FeCrO6 thin films in a broad temperature range

Infrared reflectance spectra of an epitaxial Bi2FeCrO6 thin film prepared by pulsed laser deposition on LaAlO3 substrate were recorded between 10 and 900 K. No evidence for a phase transition to the paraelectric phase was observed, but some phonon anomalies were revealed near 600 K. Most of the polar modes exhibit only a gradual softening, which results in a continuous increase of the static permittivity on heating. It indicates that the ferroelectric phase transition should occur somewhere above 900 K. Magnetic measurements performed up to 1000 K, revealed a possible magnetic phase transition between 600 and 800 K, but the exact critical temperature cannot be determined due to a strong diamagnetic signal from the substrate. Nevertheless, our experimental data show that the B-site ordered Bi2FeCrO6 is one of the rare high-temperature multiferroics.Comment: subm. to PR