Manganite de lanthane dopé au strontium

Le manganite de lanthane dopé au strontium, ou céramique lanthane strontium manganite (LSM ou LSMO), est un oxyde minéral de formule générique La_1−xSr_xMnO₃, où x représente le niveau de dopage et a une valeur typiquement comprise entre 10 et 20 % pour certaines applications. Ce matériau se présente sous la forme d'une substance noire de masse volumique voisine de 6,5 g·cm^-3[1] ; sa masse volumique varie cependant en fonction de sa stœchiométrie et de son mode de synthèse. Il présente une structure cristalline de type pérovskite, de formule générique ABO₃, dont les sites A sont occupés par des atomes de lanthane et de strontium, tandis que les sites B sont occupés par des atomes de manganèse, plus petits. Il s'agit donc de manganite de lanthane dont certains atomes de lanthane sont remplacés par des atomes de strontium. La substitution du lanthane, trivalent, par du strontium, divalent, introduit un trou dans la bande de valence, ce qui accroît la conductivité électrique du matériau par injection de porteurs.

Le LSM présente un diagramme de phases électroniques complexe, comprenant des phases ferromagnétiques et paramagnétiques et une transition métal-isolant (en) en fonction du dopage^[2], ainsi qu'une phase de Griffith^[3].

Le LSM est couramment utilisé comme cathode pour pile à combustible à oxyde solide dans la mesure où il a une conductivité électrique élevée à haute température et où son coefficient de dilatation s'accorde bien avec celui de la zircone stabilisée à l'oxyde d'yttrium, couramment utilisée comme électrolyte. Il est étudié en laboratoire comme l'une des manganites perovskites présentant l'effet de magnétorésistance colossale^[4] ainsi qu'un comportement de demi-métal pour un dopage de l'ordre de 30 %^[5].

Notes et références

1. (en) Tad J. Armstrong et Anil V. Virkar, « Performance of Solid Oxide Fuel Cells with LSGM-LSM Composite Cathodes », Journal of The Electrochemical Society, vol. 149, n^o 12,‎ décembre 2002, A1565-A1571 (DOI 10.1149/1.1517282, lire en ligne)
2. (en) A. Urushibara, Y. Moritomo, T. Arima, A. Asamitsu, G. Kido et Y. Tokura, « Insulator-metal transition and giant magnetoresistance in La_1−xSr_xMnO₃ », Physical Review B, vol. 51, n^o 20,‎ 15 mai 1995, p. 14103-14109 (PMID 9978336, DOI 10.1103/PhysRevB.51.14103, Bibcode 1995PhRvB..5114103U, lire en ligne)
3. (en) J. Deisenhofer, D. Braak, H.-A. Krug von Nidda, J. Hemberger, R. M. Eremina, V. A. Ivanshin, A. M. Balbashov, G. Jug, A. Loidl, T. Kimura et Y. Tokura, « Observation of a Griffiths Phase in Paramagnetic La_1−xSr_xMnO₃ », Physical Review Letters, vol. 95, n^o 25,‎ 12 décembre 2005, article n^o 257202 (PMID 16384501, DOI 10.1103/PhysRevLett.95.257202, Bibcode 2005PhRvL..95y7202D, arXiv 0501443, lire en ligne)
4. (en) A. P. Ramirez, « Colossal magnetoresistance », Journal of Physics: Condensed Matter, vol. 9, n^o 39,‎ septembre 1997, p. 8171-8199 (DOI 10.1088/0953-8984/9/39/005, Bibcode 1997JPCM....9.8171R, lire en ligne)
5. (en) J.-H. Park, E. Vescovo, H.-J. Kim, C. Kwon, R. Ramesh et T. Venkatesan, « Direct evidence for a half-metallic ferromagnet », Nature, vol. 392, n^o 6678,‎ 23 avril 1998, p. 794-796 (DOI 10.1038/33883, Bibcode 1998Natur.392..794P, lire en ligne)