Exercices de chimie des solides
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Exercice 4.6. Diagramme de bandes des pérovskites
Établir le diagramme de bandes des deux pérovskites LaCoO 3 et SrCoO 3 .
La pérovskite LaCoO 3 contient deux cations trivalents. Le cobalt possède
donc une structure électronique 3d
6 . Si l’on se souvient que l’ion O
2− est un
ligand haut spin, la configuration électronique de la pérovskite devrait être
(t 2g )
4 (e g )
2 et le système devrait être conducteur. En fait, dans la plupart des
cas faisant intervenir du cobalt trivalent, on observe expérimentalement des
états bas spins, donc (t 2g )
6 . Les électrons à répartir sont les 3 électrons du
lanthane, les 3 × 6 électrons des 3 atomes d’oxygène et les 9 électrons du
cobalt, soit 30 électrons. Le diagramme de bandes est donc schématisé comme
il suit :
La bande π-t 2g totalement pleine (BV) est suivie de la bande σ-e g vide
(BC). Le système devrait être semi-conducteur. En réalité, le gap qui sépare
ces deux bandes a été mesuré et estimé à 0,1 eV, donc le système est un semiconducteur à faible gap et il est relativement conducteur sans être métallique.
Dans le cas de SrCoO 3 , le système possède un électron de moins et sa
structure électronique est (t 2g )
5 . La bande π-t 2g est incomplètement remplie et
l’oxyde est conducteur. Les systèmes mixtes La 1−x Sr x CoO 3 , très conducteurs,
font actuellement l’objet de recherches en vue d’utilisation comme électrodes
dans les matériaux ferroélectriques.
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Exercice 4.6. Diagramme de bandes des pérovskites
Établir le diagramme de bandes des deux pérovskites LaCoO 3 et SrCoO 3 .
La pérovskite LaCoO 3 contient deux cations trivalents. Le cobalt possède
donc une structure électronique 3d
6 . Si l’on se souvient que l’ion O
2− est un
ligand haut spin, la configuration électronique de la pérovskite devrait être
(t 2g )
4 (e g )
2 et le système devrait être conducteur. En fait, dans la plupart des
cas faisant intervenir du cobalt trivalent, on observe expérimentalement des
états bas spins, donc (t 2g )
6 . Les électrons à répartir sont les 3 électrons du
lanthane, les 3 × 6 électrons des 3 atomes d’oxygène et les 9 électrons du
cobalt, soit 30 électrons. Le diagramme de bandes est donc schématisé comme
il suit :
La bande π-t 2g totalement pleine (BV) est suivie de la bande σ-e g vide
(BC). Le système devrait être semi-conducteur. En réalité, le gap qui sépare
ces deux bandes a été mesuré et estimé à 0,1 eV, donc le système est un semiconducteur à faible gap et il est relativement conducteur sans être métallique.
Dans le cas de SrCoO 3 , le système possède un électron de moins et sa
structure électronique est (t 2g )
5 . La bande π-t 2g est incomplètement remplie et
l’oxyde est conducteur. Les systèmes mixtes La 1−x Sr x CoO 3 , très conducteurs,
font actuellement l’objet de recherches en vue d’utilisation comme électrodes
dans les matériaux ferroélectriques.