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La présentation sera faite en français.
Résumé :
En août 2019, l’équipe américaine de H.Y. Hwang à Stanford a découvert pour la première fois un état supraconducteur (SC) dans une couche mince de quelques nanomètres d’épaisseur d’un nickelate bidimensionnel Nd0.8Sr0.2NiO2, avec une température critique Tc = 15 K. Cette structure 2D comportant dans plans NiO2, communément appelés « plans infinis », est analogue aux cuprates SC à haute Tc, a suscité un fort intérêt dans la communauté. Par la suite, la SC a été obtenue dans les systèmes iso-structuraux Ln1-xAxNiO2 (Ln = La, Pr, Nd, ou Eu et A = Sr, Ca) avec une Tc formant un dôme en fonction du dopage pour 0.1 ≤ x(A) ≤ 0.3.
D’autres travaux ont été réalisés sur les mêmes phases Ln1-xAxNiO2 mais synthétisées sous la forme d’échantillons massifs, comme des poudres et des monocristaux, et tous se sont avérés non SC. Cette thèse s’inscrit dans ce contexte et tente de répondre à la question : est-il possible d’obtenir des nickelates aux « plans infinis » sous forme de matériaux massifs SC ?
Nos travaux de recherche sont concentrés sur la synthèse et les caractérisations structurales et physiques de la solution solide Nd1-xCaxNiO2 polycristalline pour 0 ≤ x(Ca) ≤ 1. Les analyses de la structure permettent d’identifier des causes potentielles à l’origine de l’absence ou non de la SC dans les phases Nd1-xCaxNiO2.
La synthèse de la phase aux « plans infinis » a été un succès pour 0 ≤ x(Ca) ≤ 0.50. Plusieurs défauts ont été mis en évidence dans nos échantillons : la présence d’une phase secondaire quasi-amorphe et inconnue, que nous avons nommée NdNiOw, a été identifiée mais sa structure n’a pas pu être déterminée. Les cristallites des phases Nd1-xCaxNiO2 contiennent des défauts d’intercroissance, des plans NiO2 distordus, des lacunes de nickel, et la présence d’oxygène résiduel sur les sites apicaux au nickel.
Les mesures physiques de nos échantillons Nd1-xCaxNiO2, à basse température, ne montrent aucun signe d’une transition vers un état SC. L’une des causes principales est probablement la présence de ces nombreux défauts structuraux dans les cristallites.
Nos poudres sont électriquement isolantes, et sous un faible champ magnétique appliqué et à basse température, la phase secondaire quasi-amorphe NdNiOw biaise nos mesures d’aimantation des échantillons. En revanche, à fort champ son comportement magnétique est moins gênant. Il est alors possible de distinguer celui des phases Nd1-xCaxNiO2 (0.05 ≤ x(Ca) ≤ 0.50) qui est paramagnétique jusqu’à 20 K, avec des interactions principalement antiferromagnétiques, sans mise en ordre à longue portée.
