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La présentation sera faite en français.
Résumé : Cette thèse porte sur l’étude thermodynamique de la série de matériaux à fermions lourds CeRh1-xIrxIn5, de structure cristallographique tétragonale primitive. Le composé pur à x = 0, CeRhIn5, présente à basse température un ordre antiferromagnétique incommensurable AFM I en dessous de 3.7 K. Lorsqu’un champ magnétique est appliqué selon l’axe c, une transition de phase se produit à champ élevé autour de B* = 30 T vers un état probablement de même nature mais avec un vecteur de propagation différent, qui lui disparaît autour de 52 T [1]. A champ nul, des études de neutrons ont montré que la phase AFM I coexistent avec une phase antiferromagnétique commensurable AFM C au delà de x = 0.3 et jusqu’à x = 0.6 où les deux phases disparaissent en un point critique quantique (QCP). Autour de ce QCP, un dôme de supraconductivité émerge et atteint au maximum une température de transition à Tc(x = 0.5) = 0.8 K [2]. La supraconductivité se maintient jusqu’à l’autre élément pur à x = 1, CeIrIn5, qui est paramagnétique à champ nul. Cependant, deux transitions de phases ont été observées sous champ parallèle à c [3]. La première à Bc autour de 26 T qui semble d’après des données non-publiées correspondre à un rare cas de transition d’une phase paramagnétique vers une phase antiferromagnétique commensurable AF C2 (mais différent de AFM C). La deuxième a été vue à Bm autour de 40 T mais peu d’informations à son sujet sont disponibles. Le reste de la série a été peu étudié sous champ. Durant cette thèse, nous avons exploré le diagramme de phase grâce à des mesures de chaleur spécifique sous champs statiques intenses (jusqu’à 35 T) et des mesures de torque magnétique sous champs pulsés (jusqu’à 50 T) pour des composés proches du QCP (x = 0.4 ; 0.5 ; 0.6 ; 0.78 & 0.87) pour des températures comprises entre 300 mK et 5 K afin de comprendre l’évolution de toutes ces phases avec le dopage. Nos mesures de chaleur spécifique montrent notamment une nouvelle anomalie à bas champs, cachée par la supraconductivité à champ nul, qui n’avait pas été observée dans les études précédentes ainsi que le rapprochement de la transition à Bc (vers l’état AF C2) vers des champs plus faibles pour le composé à x = 0.6, comparé aux composés de dopage x plus grand, alors même que cette phase n’apparaît pas à champ nul dans la série. De plus, les mesures de torque semblent indiquer que AF C2, qui apparaît à Bc, disparaîtrait à Bm, dessinant un dome dans le diagramme de phase H-T. Ces résultats permettent d’un côté de comprendre les comportements des phases magnétiques jusqu’à des champs intenses, et suggèrent de l’autre un diagramme de phase à champ nul modifié par rapport à celui présenté dans la littérature.
[1] S. Mishra et al., Phys. Rev. B 103, 045110 (2021)
[2] A. Llobet et al., Phys. Rev. Lett. 95, 217002 (2005)
[3] R. Kurihara et al., in Proceedings of the 29th International Conference on Low Temperature Physics (LT29) (Journal of the Physical Society of Japan, Sapporo, Japan (Hybrid), 2023)
