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Badoux, Sven. Propriétés de l'état normal des cuprates sous-dopés sous champ magnétique intense

Badoux, Sven (2014). Propriétés de l'état normal des cuprates sous-dopés sous champ magnétique intense.

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Résumé en francais

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à la physique des supraconducteurs à haute température critique et à leur diagramme de phase. Depuis leur découverte en 1986, ces matériaux ont suscité un fort engouement notamment à cause de leur température critique élevée. La phase supraconductrice, dans le diagramme de phase de ces matériaux, présente un dôme avec une température critique maximale qui délimite le côté sous dopé (à gauche) du coté sur dopé (à droite). Ce dôme est situé entre une phase isolante et une phase métallique (type liquide de Fermi). Afin de comprendre l'origine de la supraconductivité, il est important de bien caractériser la phase normale à partir de laquelle elle se développe. Nous nous sommes particulièrement intéressés aux propriétés à basse température. Pour cela, des champs magnétiques intenses ont été nécessaires afin de détruire la supraconductivité et de restaurer l'état normal à basse température. Les oscillations quantiques ont été découvertes en 2007, dans ces matériaux, par des mesures de résistivité et d'aimantation sous champ magnétique intense et à basse température. La présence d'oscillations quantiques de faibles fréquences associées à des coefficients de Hall et Seebeck négatifs ont mis en évidence la présence d'une petite poche d'électrons dans la surface de Fermi couvrant seulement 1.9% de la première zone de Brillouin (PZB) du côté sous dopé. Ceci est incompatible avec les calculs de structure de bandes. Ce résultat est en fort contraste avec les oscillations quantiques mesurées dans les cuprates sur-dopés qui correspondent à la large orbite de type trou prédite par les calculs de structure de bandes et qui occupe 65% de la PZB. La présence de cette petite poche d'électrons dans des composés sous-dopés en trous peut être expliquée par une reconstruction de la surface de Fermi. En effet, des mesures de RMN et de rayons X ont montré la présence d'une onde de densité de charge en compétition avec la supraconductivité. Pour étudier plus en détail cette reconstruction et la relation entre la surface de Fermi déduite des oscillations quantiques et l'ordre de charge, nous avons réalisé différentes séries de mesures à 70T dans une large gamme de dopage, de champs magnétiques et de températures pour des échantillons d'YBa2Cu3Oy. Nous avons également utilisé la pression hydrostatique pour induire un changement de dopage sur un même échantillon. Ces mesures ont révélé la présence d'une nouvelle série d'oscillations de plus faible fréquence que nous avons associé à une poche de trou. Ce résultat permet d'expliquer plusieurs propriétés de transport mesurées dans le composé YBa2Cu3Oy. En parallèle, nous avons également réalisé des mesures de transport dans des échantillons de HgBa2CuO4+?, considéré comme un matériau modèle de la famille des cuprates (absence de chaîne et structure monoplan). Nous avons réussi à observer des oscillations quantiques, similaires à celles observées dans YBa2Cu3Oy. Ceci a permis de démontrer l'universalité de ce phénomène dans les cuprates et de confirmer de manière indiscutable que les plans conducteurs sont le siège de la reconstruction de la surface de Fermi à l'origine de ces oscillations quantiques. Enfin, nous avons effectué différentes simulations de reconstruction de la surface de Fermi basées sur un ordre de charge bi-axial qui a récemment été mis en évidence par des mesures de RMN, de rayons X et de vitesse du son. Les surfaces de Fermi obtenues ont été comparées aux mesures expérimentales.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Vignolles, David
Proust, Cyril
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses (LNCMI), UPR 3228
Mots-clés libres :Supraconducteur à haute température critique - Cuprates - Surface de Fermi - Champ magnétique intense - Oscillations quantiques - Pression
Sujets :Physique
Déposé le :05 Jun 2015 14:37