Cette thèse expérimentale explore les propriétés du point critique de la phase pseudogap
dans le diagramme de phase des cuprates supraconducteurs. Dans une première partie, j'expose
un état de l'art sur les connaissances du diagramme de phases température-dopage (T-p) de
ces systèmes. De récentes études montrent une chute importante de la densité de porteurs
électroniques au voisinage du point critique, suggérant une reconstruction de la surface Fermi.
Pour comprendre la nature exacte de la transition de phases liée à cette reconstruction, j'ai
réalisé des mesures complémentaires de transport thermique et de chaleur spécifique sous champ
magnétique intense sur les familles La1.8-xSrxEu0.2CuO4 et La1.6-xSrxNd0.4CuO4.
Dans une deuxième partie, après une introduction théorique sur la chaleur spécifique et le
transport thermique, je détaille comment ces deux grandeurs ont été mesurées. En particulier,
une technique originale de mesure de la chaleur spécifique a été mise au point pour combiner
haute résolution et précision absolue en champ magnétique intense et basse température.
Différents modèles thermiques et électroniques ont été développés pour comprendre et analyser
les mesures, et ont permis d'optimiser les différents montages de chaleur spécifique selon les
gammes de température.
Dans une troisième partie, je présente l'ensemble des résultats obtenus en transport thermique
et chaleur spécifique. Le transport thermique confirme la chute de la densité de porteur
dans l'état normal (sans supraconductivité) des cuprates déjà observée en transport électrique
sous champ intense. Par ailleurs, j'ai montré que cette chute existe également au sein de la
phase supraconductrice (à champ magnétique nul), soulevant le fait qu'elle n'est influencée ni
par la présence de la supraconductivité ni par le champ magnétique. Dans l'état normal, la loi
de Wiedemann-Franz est respectée prouvant le caractère métallique de la phase pseudogap.
La chaleur spécifique électronique montre un comportement non classique à proximité du
point critique. Ce comportement anormal est caractérisé par une dépendance logarithmique
en fonction de la température au dopage critique p* correspondant à la chute du nombre de
porteurs. De plus, ces mesures suggèrent une divergence de la masse effective à p* en fonction
du dopage. Ces deux observations sont la signature d'un point critique quantique localisé à
T = 0K et p = p* dont l'origine est discutée dans la dernière partie. Les différentes classes
d'universalités possibles sont discutées et une comparaison avec d'autres composés (fermions
lourds, pnictures) possédant un point critique quantique est présentée. / Abstract : This experimental PhD thesis explores the properties of the pseudogap critical point in
the phase diagram of superconducting cuprates. In a first part, I present a state of the art
of these systems, in particular, their temperature-doping phase diagram. Recently, electrical
transport shows a dramatic drop in the electronic carrier density near the pseudogap critical
point, suggesting a Fermi surface reconstruction. To understand the phase transition related
to this reconstruction, I performed high magnetic field measurements of thermal transport and
specific heat on La1.8−xSrxEu0.2CuO4 and La1.6−xSrxNd0.4CuO4 cuprates.
In a second part, after a theoretical introduction on specific heat and thermal transport, I
detail how these two quantities were measured. In particular, I developed an AC specific heat
technique to combine high resolution and absolute accuracy in high magnetic field and low
temperature. Several thermal and electronic models were developed to understand and analyze
the measurements, and to optimize the set-ups according to the temperature range.
In a third part, I present the results obtained from thermal transport and specific heat measurements.
Thermal transport confirms the drop in carrier density in the normal state (without
superconductivity) of cuprates, already observed in high magnetic field electrical transport.
Moreover, this drop also exists within the superconducting phase (in zero magnetic field), showing
that it is neither influenced by superconductivity nor by magnetic field. In the normal
state, the Wiedemann-Franz law is satisfied, proving the metallic behavior of the pseudogap
phase.
Electronic specific heat shows a non-classical behavior in the vicinity of the critical point.
This abnormal behavior is characterized by a logarithmic dependence as a function of temperature
at the critical doping p* corresponding to the drop in the carrier density. Moreover,
these measurements suggest a diverging effective mass at p* as a function of doping. These two
observations are the signature of a quantum critical point located at T = 0K and p = p*, whose
origin is discussed in the last part. I discuss the possible universality classes, and I compare
with others compounds (heavy fermions, pnictides) which present a quantum critical point.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usherbrooke.ca/oai:savoirs.usherbrooke.ca:11143/11815 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Michon, Bastien |
| Contributors | Klein, Thierry, Taillefer, Louis |
| Publisher | Université de Sherbrooke |
| Source Sets | Université de Sherbrooke |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse |
| Rights | © Bastien Michon |
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