Application de la thermodynamique statistique à l'étude des composés non stoechiométriques

Laboratoire des composés non stoechiométriques, Bat. 415, Université de Paris-Sud, 91405 Orsay Cedex, France

Résumé

Nous présentons dans cet article des méthodes de simulation numérique à l'ordinateur pour l'étude par la thermodynamique statistique d'oxydes non stoechiométriques présentant de grands écarts à la stoechiométrie, donc de fortes teneurs en défauts. Les interactions coulombiennes de longue portée, présentes dans les oxydes partiellement ioniques, sont traitées par la méthode de Monte Carlo et les interactions courte portée par une méthode originale de dénombrement des niveaux d’énergie des défauts dans un petit cristal en équilibre thermodynamique avec un grand réservoir d'oxyde. Des résultats concernant deux types d'oxyde différents, TiO_1+x, et CeO_2-x sont présentés.

Abstract

In this paper, computer simulation methods for statistical thermodynamic study of highly defective oxides are presented. The two cases of long and short range interactions between defects are investigated. First ones occuring in partially ionic oxides are treated by Monte Carlo simulation using Ewald summation and Minimum Image technics. The second ones are extracted from experimental thermodynamic data by an original method based on the enumeration of all the energy levels of the defects in a small crystal in equilibrium with a huge reservoir of oxyde. Examples are given for two opposite types of oxydes, TiO_1+x and Се._2-xO.