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Soutenance de Thèse

Lundi 30 Mars à 14h00,
Salle Rémy Lemaire, K223

Orateur : FORESTIER guillaume
"Transport électronique dans les verres de spin mésoscopiques"

Abstract

Les travaux expérimentaux présentés dans cette thèse associent deux pans de la physique de la matière condensée, avec d’un coté la physique des verres de spins et de l’autre la physique mésoscopique.
Le verre de spins est un exemple emblématique de système désordonné et frustré : il se caractérise à basse température par un ordre magnétique non conventionnel, où le désordre magnétique apparaît gelé. De plus, celui-ci est considéré comme un système modèle pour étudier les verres en général et de ce fait, il a fait l’objet de nombreuses études expérimentales et théoriques. Après d’importants efforts de recherche, la description de l’état fondamental de ce système a abouti à deux approches très différentes. La première, donnée par la résolution non triviale du problème en champ moyen, met en avant un fondamental composé d’une multitude d’états organisés et hiérarchisés. La deuxième approche, dite des gouttelettes, est plus phénoménologique : l’ansatz est de considérer que l’état fondamental du système est unique et que toute les propriétés sont données par l’évolution de gouttelettes qui sont des retournements compacts de spins par rapport au fondamental. Cependant, en dépit de ces contributions, la compréhension de cette phase est loin d’être complète et la nature de l’état fondamental reste encore un débat ouvert.
Dans un conducteur mésoscopique, le transport se fait de manière cohérente : les électrons gardent la mémoire de leur phase, ce qui permet d’observer des effets d’interférences électroniques. La motivation à la base de ce travail est d’utiliser ces effets d’interférences comme outil pour étudier le verre de spins. En effet, étant donné que les interférences électroniques dépendent intimement de la disposition du désordre statique du conducteur, le transport cohérent peut se révéler être une sonde microscopique très efficace pour étudier la configuration du désordre dans un conducteur. Bien que quelques expériences pionnières de transport cohérent existent dans des verres de spins, ce domaine de recherche n’a que très peu été exploré. Néanmoins, il a connu un récent renouveau grâce à des travaux théoriques qui montrent de quelle manière cette sonde est sensible au désordre magnétique gelé et comment elle peut fournir des informations sur la nature de l’état fondamental du verre de spins.
Ainsi, ce travail de thèse expérimental présente l’implémentation de mesure de transport dans des verres de spins mésoscopiques. La première partie de l’étude est consacrée aux caractéristiques générales du transport classique et quantique de ces systèmes. Nous avons examiné les propriétés de la résistivité en fonction de la température et du champ magnétique et nous montrons que ces systèmes mésoscopiques possèdent bien une transition vitreuse à la température attendue. Dans une deuxième partie, nous nous sommes intéressés au comportement de la magnétorésistance à bas champ. Nous avons mis en avant que celle—ci présente une forte hystérésis dont l’amplitude dépend fortement de la température dans la phase vitreuse et de la vitesse de balayage du champ magnétique. Nous avons argumenté que ce comportement particulier traduit la mise hors équilibre du système et montrons comment la température et la vitesse de balayage du champ magnétique pilotent l’écart à l’équilibre. Dans cette partie, nous avons aussi étudier par des mesures de transport la relaxation du système vers l’équilibre après l’avoir excité. Nous présentons également les propriétés de transport étonnantes que nous avons observées à bas champ, résultant de protocoles en températures et en champs magnétiques plus complexes.

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