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Soutenance de thèse

Jeudi 15 décembre 2016 à 14h00,
Salle Rémy Lemaire, K223.

Orateur : Justin Jeanneau
"Synthèse et propriétés physiques sous haute pression de composés à base de Cr4+"

Abstract

Après 25 années de recherche sur les cuprates, la découverte en 2008 de la supraconductivité à haute TC dans les composés à base de fer a stimuléla recherche de nouveaux composés supraconducteurs. Les composés d’éléments de transition 3d, antiferromagnétiques à haute température de Néel, de moment magnétique modéré et de structure cristallographique lamellaire sont particulièrement intéressants comme phases mères pour de potentiels nouveaux supraconducteurs à haute TC.
Dans ce contexte de recherche, nous nous sommes intéressés dans un premier temps aux propriétés physiques de la famille Ruddlesden-Popper (RP) Srn+1CrnO3n+1. Ces composés à base de chrome n’ont été que peu étudiés àcause de leurs conditions synthèses, nécessitant d’atteindre les hautes pressions et hautes températures (HP-HT). Des études en Grands Instruments et de transport sous pression ont été effectuées pour la première fois sur ces phases. Bien que la supraconducitivité n’y ait pas été détectée ni sous pression (jusqu’à 20 GPa et 4.4K) ni par dopage en site de Cr, nous avons découvert au sein de ces phases d’intéressants phénomènes physiques tels qu’un effet “anti-Jahn-Teller” inhabituel à basse température dans Sr2CrO4 ou l’instauration d’un ordre orbital dans Sr3Cr2O7 associé à un fort couplage magnéto-structural.
Pour tenter d’induire un régime métallique, voire supraconducteur, au sein de ces phases, des substitutions en site cationique Sr2+ ont été entreprises. Ces substitutions, par un autre élément alcalino-terreux, ont pour objectif de modifier les interactions Cr-Cr en “jouant” avec l’effet de taille du cation (pression chimique). De nouveaux chromates ont ainsi été synthétisés sous HP-HT par substitution avec un cation de plus petit rayon ionique, Ca2+, et de plus grand rayon ionique, Ba2+. La substitution au calcium donne naissance à une nouvelle phase RP Ca2CrO4 (n=1) dont le comportement semiconducteur ainsi que l’ordre AFM semblent affaiblis comparés à la phase au strontium. La substitution au baryum, quant à elle, brise la configuration structurale RP pour former une nouvelle phase dont la structure cristallographique a été résolue par une étude de tomographie en diffraction électronique.
En parallèle, en 2014, la supraconductivité a été découverte dans le composéCrAs , devenant ainsi le premier composé supraconducteur à base de chrome. En conséquence, nous nous sommes intéressés à un composé similaire, un semiconducteur à petit gap de TNéel élevée (∼ 270K) : CrSb2. Nos mesures sous pression de transport électrique et de DRX en cellule à enclumes de diamant ont mis en évidence une transition métal-isolant et structurale à 10 GPa. Finalement, en complétant avec une expérience de diffraction de neutrons sous pression, nous avons établi la dépendance en pression de l’ordre AFM.

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