rapport d'activités 2003-2008 - RQMP

Propriétés élastiques de supraconducteurs organiques
quasi-1D et -2D
Chercheurs : Mario Poirier, Kim Doan Truong et Claude Bourbonnais
Collaborateurs : K. Bechgaard (Danemark); P. Auban-Senzier et D. Jérome (Orsay)
Étudiants : Alexandre Langlois et Maxime Dion
Contact : Mario Poirier; mario.poirier@usherbrooke.ca
Nous utilisons une technique de vélocité et atténuation ultrasonores pour caractériser le diagramme
de phases pression-température, de supraconducteurs organiques. Dans ces matériaux, les
ondes élastiques se couplent facilement aux degrés de liberté de charge et de spin. Dans le
k-(BEDT-TTF) 2 Cu[N(CN) 2 ]Br quasi-2D, nous avons identifié une séparation de phases entre le
magnétisme et la supraconductivité à basse température, ce qui pourrait expliquer la controverse
au sujet de la symétrie du paramètre d’ordre supraconducteur dans ces systèmes. La mesure de
l’atténuation ultrasonore dans le (TMTSF) 2 (ClO 4 ) (1-x) (ReO 4 ) x nous permettra d’y identifier la symétrie
du paramètre d’ordre.
L’atténuation ultrasonore est un outil puissant pour sonder la
symétrie de l’ordre de paramètre, à cause de sa sensibilité
angulaire. Dans les conducteurs organiques, les résultats expérimentaux
contradictoires alimentent cependant une controverse
à ce sujet. La technique ultrasonore n’avait jamais été
utilisée dans ces matériaux, car les échantillons sont petits et
friables. Nous avons réussi, il y a quelques années, à adapter la
technique, et à déterminer le diagramme de phases de composés
2D k-(ET 2)X (Figure 1). À pression ambiante, le composé
où X = Cu[N(CN) 2]Br est métallique (portion de droite du
diagramme), ce qui laisse présager qu’il s’agirait d’un système
idéal pour étudier le paramètre d’ordre supraconducteur.
Dans les conducteurs organiques 1D (TMTSF) 2ClO 4, la supraconductivité
apparaît à des températures inférieures à 1,2 K,
lorsque le cristal est refroidi très lentement. Il a été suggéré
que la supraconductivité de type-p prévaut dans ce système,
quoique les résultats expérimentaux soient controversés. Il
importe donc d’y identifier le paramètre d’ordre : des travaux
sont donc en cours pour déterminer la symétrie par l’atténuation
ultrasonore. Des expériences de conductivité micro-onde
sont également poursuivies, à l’aide d’un réfrigérateur à dilution,
pour déterminer la dépendance vis-à-vis de la température,
de la longueur de pénétration magnétique. Pour faire
ces expériences, nous disposons d’un aimant de 18 Teslas,
d’une chambre à température variable (Variable Temperature
Insert - VTI), entre 2 et 300 K, ainsi que d’un réfrigérateur à
dilution pouvant atteindre la température de 20 mK. De plus,
comme les composés organiques sont très compressibles,
nous disposons de cellules à haute pression (liquide et à gaz) à
une pression maximale de 12 KBar.
Récemment, nous avons pu finalement mesurer l’atténuation
de l’état supraconducteur (12 K) en fonction de la température.
Nous avons démontré que, contrairement à qui était généralement
admis, il existe une séparation de phases dans ce
composé. En effet, en utilisant différents cycles thermiques et
sous différents champs magnétiques, nous avons déterminé
qu’une phase antiferromagnétique à 15 K est en compétition
avec l’état supraconducteur à 12 K. Le phénomène d’hystérésis
est aussi observé, et l’interaction des deux phases aux
frontières de domaine empêche de déterminer clairement la
symétrie du paramètre d’ordre. Les anomalies de la vitesse
pour différentes polarisations des ultrasons suggèrent cependant
qu’il s’agirait d’un mélange de composantes de type-s et
-d. Nous étudions présentement le composé où X = Cu(SCN) 2,
situé plus profondément dans la phase métallique, et pour
lequel on ne s’attend pas à observer de séparation de phases.
Figure 1. Diagramme de phases pression-température de k-(ET 2)Cu[N(CN) 2Cl à
partir d’anomalies de vélocité ultrasonique.
Références
• “Competition between magnetism and superconductivity in the organic metal
k-(BEDT-TTF) 2Cu[N(CN) 2]Br”, D. Fournier, M. Poirier et K.D. Truong,
Phys. Rev. 76, 054509 (2007).
• “Magnetoelastic coupling in hexagonal multiferroic YMnO 3 using ultrasound
measurements”, M. Poirier, F. Laliberté, L. Pinsard-Gaudart et A. Revcolevschi,
Phys. Rev. B 76, 174426 (2007).
61 | RQMP | projets