Aluminate de lanthane

composé chimique

L'aluminate de lanthane est un composé chimique de formule LaAlO3, souvent abrégé en LAO. Il s'agit d'une céramique transparente présentant une structure cristalline rhomboédrique de type pérovskite distordue dont les paramètres cristallins à 25 °C valent a = 3,79 Å et b = 13,11 Å, évoluant vers une structure pseudocubique au-dessus de 435 °C avec un paramètre de 3,82 Å[3].

Aluminate de lanthane
Identification
No CAS 12003-65-5
No ECHA 100.031.290
No CE 234-433-3
PubChem 21871568
SMILES
InChI
Propriétés chimiques
Formule AlLaO3
Masse molaire[1] 213,885 2 ± 0,001 g/mol
Al 12,61 %, La 64,94 %, O 22,44 %,
Propriétés physiques
fusion 2 080 °C[2]
Masse volumique 6,52 g·cm-3[2] à 25 °C
Propriétés électroniques
Constante diélectrique ~25[2]

Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.

L'aluminate de lanthane cristallin a une permittivité relative relativement élevée d'environ 25. La surface de ses monocristaux polis présente des macles visibles à l'œil nu.

Il est possible du faire croître du LAO par ablation laser pulsé (PLD), par épitaxie par jets moléculaires (MBE), ainsi que par d'autres méthodes d'épitaxie. Les couches minces de LAO déposées par ces méthodes peuvent être utilisées dans divers composants et hétérostructures à corrélation électronique. Le LAO épitaxial est parfois utilisé comme isolant entre deux couches conductrices, mais il est principalement utilisé dans la réalisation d'interfaces LaAlO3/SrTiO3 (en) (LAO/STO) avec le titanate de strontium SrTiO3. On a en effet découvert en 2004 que lorsqu'au moins quatre mailles élémentaires de LAO sont déposées par épitaxie sur du STO il se forme une interface conductrice bidimensionnelle entre les deux matériaux[4]. Cette propriété est d'autant plus remarquable que le LAO et le STO massifs sont des isolants non magnétiques tandis que l'interface LAO/STO présente une conductivité électrique[4], de la supraconductivité[5], du ferromagnétisme[6], une magnétorésistance négative élevée dans le plan de l'interface[7], et une photoconductivité persistante très élevée[8].

Des monocristaux d'aluminate de lanthane sont disponibles dans le commerce comme substrats pour croissance épitaxiale de pérovskites, notamment pour cuprates supraconducteurs.

Les couches minces d'aluminate de lanthane ont été étudiées comme matériaux candidats pour réaliser des diélectriques high-κ au début des années 2000 ; ces recherches ont été abandonnées en raison du manque de stabilité du LAO au contact du silicium à 1 000 °C, température d'utilisation courante pour ces applications[9].

Notes et référencesModifier

  1. Masse molaire calculée d’après « Atomic weights of the elements 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. a b et c Fiche Sigma-Aldrich du composé Lanthanum aluminum oxide single crystal substrate, <100>, ≥99.99% trace metals basis, consultée le 20 juin 2020.
  3. (en) « LaAlO3 Single Crystal » [PDF], MTI Corporation (consulté le ).
  4. a et b (en) A. Ohtomo et H. Y. Hwang, « A high-mobility electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 heterointerface », Nature, vol. 427, no 6973,‎ , p. 423-426 (PMID 14749825, DOI 10.1038/nature02308, Bibcode 2004Natur.427..423O, lire en ligne)
  5. (en) S. Gariglio, N. Reyren, A. D. Caviglia et J.-M. Triscone, « Superconductivity at the LaAlO3/SrTiO3 interface », Journal of Physics: Condensed Matter, vol. 21, no 16,‎ , article no 164213 (PMID 21825393, DOI 10.1088/0953-8984/21/16/164213, Bibcode 2009JPCM...21p4213G, lire en ligne)
  6. (en) Julie A. Bert[auteur2=Beena Kalisky, « Direct imaging of the coexistence of ferromagnetism and superconductivity at the LaAlO3/SrTiO3 interface », Nature Physics, vol. 7, no 10,‎ , p. 767-771 (DOI 10.1038/nphys2079, Bibcode 2011NatPh...7..767B, arXiv 1108.3150, lire en ligne)
  7. (en) M. Ben Shalom, M. Sachs, D. Rakhmilevitch, A. Palevski et Y. Dagan, « Tuning Spin-Orbit Coupling and Superconductivity at the SrTiO3/LaAlO3 Interface: A Magnetotransport Study », Physical Review Letters, vol. 104, no 12,‎ , article no 126802 (PMID 20366556, DOI 10.1103/PhysRevLett.104.126802, Bibcode 2010PhRvL.104l6802B, arXiv 1001.0781, lire en ligne)
  8. (en) Antonello Tebano, Emiliana Fabbri, Daniele Pergolesi, Giuseppe Balestrino et Enrico Traversa, « Room-Temperature Giant Persistent Photoconductivity in SrTiO3/LaAlO3 Heterostructures », ACS Nano, vol. 6, no 2,‎ , p. 1278-1283 (PMID 22260261, DOI 10.1021/nn203991q, lire en ligne)
  9. (en) P. Sivasubramani, M. J. Kim, B. E. Gnade et R. M. Wallacea, « Outdiffusion of La and Al from amorphous LaAlO3 in direct contact with Si (001) », Applied Physics Letters, vol. 86, no 20,‎ , article no 201901 (DOI 10.1063/1.1928316, Bibcode 2005ApPhL..86t1901S, lire en ligne)