Le La2CuO4 est un isolant antiferromagnétique qui devient supraconducteur lorsqu'il est suffisamment oxydé. Cette étude qui porte sur la faisabilité de la synthèse de films de La2CuO4 par pulvérisation magnétron sur des substrats à moindre coût a été développée selon trois axes : l'élaboration des films, l'étude de leur cristallisation et l'influence de la nature du substrat sur leur tenue mécanique. Sous l'aspect élaboration ont été regroupés la présentation et la comparaison de quatre procédés d'élaboration. Nous avons ainsi déterminé que le procédé utilisant une cible céramique est le procédé permettant d'obtenir la zone homogène la plus étendue. La structure des films après recuit dans l'air a été déterminée par diffraction des rayons X et par microscopie électronique en transmission. Ces techniques ont permis de démontrer que les films cristallisent majoritairement dans une structure quadratique métastable et dans une moindre mesure dans une structure orthorhombique. L'effet de la composition chimique des films, de la nature du substrat et sur la cristallisation des films ont été étudiés. Il apparaît que l'utilisation de substrats en acier constitue une voie prometteuse pour la synthèse de films de La2CuO4. En utilisant des techniques de microscopie in situ, nous avons démontré que le recuit induit la formation de défauts en surface des films. La nature de ces défauts dépend des propriétés thermiques des substrats. Pour expliquer ces résultats, nous avons estimé les coefficients de dilatation thermique apparents de nos films à partir d'analyses par diffraction des rayons X. Ceci nous a permis de proposer un modèle d'initiation de la délamination des films / Lanthanum cuprate is an antiferromagnetique insulator that becomes superconducting when sufficiently oxidized. The aim of this study is to show the feasibility of the lanthanum cuprate thin film deposition by magnetron sputtering on low cost substrates. This work is developed around three points: the synthesis of the films, a study of their crystallization and the influence of the substrate nature on the films delamination. The synthesis aspect includes the presentation of the four different synthesis processes and a comparison of these processes in terms of reproducibility, chemical composition and thickness homogeneous zones. The process using a ceramic target was determined to have the larger homogeneous zone but does not allow obtaining stoichiometric films. The films structure after annealing in air has been determined by X-ray diffraction and Transmission Electronic Microscopy. This technique allowed us to demonstrate that the films mostly crystallize in a metastable tetragonal structure and in a lesser extend in orthorhombic structure. The effects of the chemical composition of the film, the substrate nature, and the annealing atmosphere on the films crystallization were studied. The use of steel as a substrate is promising way to the elaboration of La2CuO4 thin films. By using in situ microscope techniques, we showed that the thermal treatment induces defaults formation on the film surface. The natures of these defaults strongly depend on the substrate nature. To explain these results, the apparent thermal expansion coefficients of the films were calculated from x-ray diffraction analyses. These results allowed us to suggest a film delamination initiation model

La découverte de la supraconductivité à haute température dans les cuprates supraconducteurs en 1986 a révolutionné le secteur et remis en cause la théorie conventionnelle (BCS) de la supraconductivité. Malgré des avancées importantes dans la course aux plus hautes températures critiques, à ce jour, aucune théorie ne fournit une interprétation satisfaisante des propriétés de ces matériaux.L’évolution de la température critique en fonction du taux de strontium dans les solutions solides supraconductrices La2-xSrxCuO4 et La1,6 xNd0,4SrxCuO4 forme un dôme supraconducteur pour 0,05 < x < 0,30. Cependant ce dôme montre une anomalie autour de la teneur x = 0,125, où la température critique est abaissée. Grâce aux technologies de plus en plus performantes, de nouvelles analyses physiques pourraient aider à comprendre la supraconductivité dans les cuprates.Pour cela, des monocristaux d’excellente qualité sont nécessaires. La technique de croissance cristalline par la méthode de fusion de la zone solvante est très adaptée à la synthèse de ce type de matériau à fusion non congruente.Une étude préliminaire sur des céramiques a permis de collecter de nombreuses informations. Une analyse par diffraction des rayons X permet de connaitre l’évolution des structures cristallines et des paramètres de mailles en fonction de la teneur en strontium. Les solutions solides La2-xSrxCuO4 cristallisent dans le système orthorhombique Bmab lorsque x < 0,11 et dans le système quadratique I4/mmm pour x > 0,11. En substituant une partie des ions lanthanes par des ions néodymes, la phase orthorhombique est stabilisée et la transition intervient quand x est proche de 0,19. Les températures critiques de ces composés sont déterminées par l’analyse des propriétés magnétiques réalisées à l’aide d’un magnétomètre à SQUID. Ces dernières sont plus complexes pour les solutions solides La1,6 xNd0,4SrxCuO4 en raison du caractère paramagnétiques des ions Nd3+.Les solides cristallisés présentés dans ce travail ont été élaborés dans un four à concentration de rayonnement avec des vitesses de croissance très lentes (1 mm.h-1). Pour atteindre les compositions visées La1,875Sr0,125CuO4 et La1,475Nd0,4Sr0,125CuO4, il est indispensable d’identifier une composition optimale de la pastille solvante. La qualité cristalline des solides cristallisés est observée par l’intermédiaire d’un microscope à lumière polarisée et par la diffraction des rayons X par la méthode de LAUE. La détermination des paramètres de maille, des températures critiques, des analyses élémentaires par microsonde, couplés aux résultats obtenus sur les céramiques permettent d’obtenir la teneur en cation de ces cristaux. / High critical temperature superconductivity discovery in cuprates superconductors in 1986 revolutionized this sector and questioned the BCS theory. In spite of great improvement in critical temperatures, no theory fully explains the properties of these materials. The critical temperature evolution according to strontium’s content in La2-xSrxCuO4 and La1,6 xNd0,4SrxCuO4 superconductor solid solutions show a superconductive dome for 0,05 < x < 0,30. However, around x = 0,125, there is a magnetic anomaly where the critical temperature decreased. With the help of more efficient technologies, new physical analysis might help to give a better interpretation of the superconductivity in the cuprates materials. Therefore single crystals of great quality are needed. The travelling-solvent floating-zone method is particularly compatible with non-congruent fusion materials as cuprates. First, a preliminary study on polycrystalline samples was conducted and gave interesting information about structure and physical properties. X-rays powder diffraction experiments were used to analyze the crystalline structures and the cell parameters of these materials. The La2-xSrxCuO4 solid solutions crystallize in the orthorhombic Bmab system if x < 0,11, and in the tetragonal I4/mmm system if x > 0,11.With the substitution of Lanthanum ions by Neodymium ions, the orthorhombic phase is stabilized and the transition occurs only for x near 0,19. The critical temperatures of these compounds are extracted from the magnetic properties analysis, obtained by a SQUID magnetometer. These properties are more complicated for the La1,6 xNd0,4SrxCuO4 solid solutions because of the paramagnetic nature of Nd3+ ions. In this work, the crystals are synthesized in an optical furnace with small growth rates (1 mm.h-1). For the selected compositions of La1,875Sr0,125CuO4 and La1,475Nd0,4Sr0,125CuO4, the solvent rod must be optimal. Crystalline quality of the crystals is checked by polarized light microscopy and by the LAUE method. Elemental analysis by electron probe micro analysis and the results of the cell parameters and the critical temperatures, compared with those obtained from the polycrystalline materials are used for the composition determination of these crystals.

Ce mémoire traite des propriétés du La2CuO4 dopé en trous, le premier supraconducteur à haute température critique ayant été découvert. Les différentes phases électroniques du cristal y seront présentées, ainsi que le diagramme de phases en dopage de ce matériau. Les trois structures dans lesquelles on peut retrouver ce cristal seront décrites en détail, et leurs liens présumés avec les phases électroniques seront présentés. Il s’en suivra une étude utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité combinée au modèle de Hubbard (DFT+U) des différentes phases structurales, en plus des phases antiferromagnétiques et paramagnétiques. L’effet de la corrélation électronique sur la structure cristalline sera également étudié par l’intermédiaire du paramètre de Hubbard. Le but sera de vérifier si la DFT+U reproduit bien le diagramme de phases expérimentales, et sous quelles conditions. Une étude des effets de l’inclinaison des octaèdres d’oxygène sur la structure électronique sera également présentée. / Presented here is a study on the hole doped La2CuO4, the first discovered high-­‐Tc superconductor of the cuprate family. The different electronic phases of this crystal are briefly reviewed. The three crystal structures present in this material are described, and the link between those phases and the electronic structure are discussed. The relationship of those structural phases with the magnetic phases is investigated with the help of calculations based on the density functional theory where an additional Hubbard term has been added (DFT+U). With the help of the Hubbard parameter, the effect of the electronic correlation’s strength on the structural parameters of the crystal is also studied. The idea here is to verify how well the DFT+U is able to reproduce the experimental phase diagram of this material. The effect of the tilting of the oxygen octahedras on the electronic structure is also addressed.

Ce mémoire traite des propriétés du La2CuO4 dopé en trous, le premier supraconducteur à haute température critique ayant été découvert. Les différentes phases électroniques du cristal y seront présentées, ainsi que le diagramme de phases en dopage de ce matériau. Les trois structures dans lesquelles on peut retrouver ce cristal seront décrites en détail, et leurs liens présumés avec les phases électroniques seront présentés. Il s’en suivra une étude utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité combinée au modèle de Hubbard (DFT+U) des différentes phases structurales, en plus des phases antiferromagnétiques et paramagnétiques. L’effet de la corrélation électronique sur la structure cristalline sera également étudié par l’intermédiaire du paramètre de Hubbard. Le but sera de vérifier si la DFT+U reproduit bien le diagramme de phases expérimentales, et sous quelles conditions. Une étude des effets de l’inclinaison des octaèdres d’oxygène sur la structure électronique sera également présentée. / Presented here is a study on the hole doped La2CuO4, the first discovered high-­‐Tc superconductor of the cuprate family. The different electronic phases of this crystal are briefly reviewed. The three crystal structures present in this material are described, and the link between those phases and the electronic structure are discussed. The relationship of those structural phases with the magnetic phases is investigated with the help of calculations based on the density functional theory where an additional Hubbard term has been added (DFT+U). With the help of the Hubbard parameter, the effect of the electronic correlation’s strength on the structural parameters of the crystal is also studied. The idea here is to verify how well the DFT+U is able to reproduce the experimental phase diagram of this material. The effect of the tilting of the oxygen octahedras on the electronic structure is also addressed.

De par sa structure et sa formulation simples, La2CuO4 est considéré comme un cuprate modèle pour la compréhension de la supraconductivit2 dans les oxydes supraconducteurs a haute température critique. Pour ce matériau, cette propriété remarquable dépend fortement de sa surstoëchiométrie en oxygène. L'intercalation et désintercalation électrochimique de l'oxygène a été réalisée en milieu électrolytique basique, en mode galvanostatique. Cette étude menée sur des céramiques polycristallines, a permis de montrer l'existence de trois composés définis dans le système et d'en déterminer les conditions électrochimiques d'obtention. Ces trois composes sont: La2CuO4.00 (isolant antiferromagnetique de Mott-Hubbard), La2CuO4.04 (phase alpha) et La2CuO4.09 (phase beta) (metalliques et supraconductrices a 32 et 44 K respectivement). La microstructure de chacune de ces phases a ete ensuite caractérisée par Microscopie Electronique a Transmission et les modifications structurales ont été discutées en relation avec l'insertion d'oxygène. Le mode de diffusion de l'oxygène au sein du matériau a été abordé par l'oxydation d'échantillons monocristallins (couches minces et monocristaux). Enfin l'étude de la réduction électrochimique de l'oxygène a été étendue à la solution solide La2Cu1-xNixO4+delta. Les modifications structurales et l'évolution du potentiel d'équilibre ont été discutées en fonction du taux x de substitution en nickel et du taux delta de non-stoëchiométrie en oxygène. Une méthode de dosage coulométrique de l'oxygène a été proposée.