Tl2Ba2CuO6+Î´ - Laboratoire National des Champs MagnÃ©tiques ...

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5. Oscillations quantiques du côté sous-dopé du diagramme de phases5.5.2 Scénario sur l’origine du battement :Les mesures d’oscillations quantiques ont mis en évidence des battements dus à laprésence de fréquences proches. On ne peut pas exclure l’interprétation que chaque fréquencecorresponde à une poche. Cependant, l’explication la plus naturelle est d’invoqué un gondolementde la surface de Fermi. Des battements dans les mesures d’oscillations quantiquesont été observés dans plusieurs familles de composés comme Sr 2 RuO 4 [113] ou des composésorganiques [149].Un gondolement de la surface de Fermi, dû à couplage entre les plans, peut causer l’apparitionde fréquences supplémentaires. La figure 5.21 représente une surface de Fermi avecdeux extremums due à un gondolement le long de l’axe z.Figure 5.21 – Représentation schématique d’une surface de Fermi présentant un gondolementle long de l’axe z.Dans le cas d’un cuprates quasi-2D et pour une structure de bande très simple, la dispersionen énergie s’écrit [127] :ɛ(k) =22 m ∗ (k2 x + ky) 2 − 2 t c ⊥ cos(c k z) (5.4)avec t c ⊥ le terme de saut entre des plans CuO 2 à travers l’isolant et c la distance entredeux plans conducteur. D’après la relation d’Onsager F = k2 F2e, la relation entre l’énergiede Fermi et la fréquence d’oscillation est E F = eF/m ∗ . Les fréquences des oscillationsquantiques correspondent aux extremums de la surface de Fermi perpendiculaire au champ.Cette dispersion présente un minimum pour ck z = 0 et un maximum pour ck z = π. Ladifférence de fréquence correspondant aux deux extremums de la surface de Fermi est :∆F = 4tc ⊥ m∗e(5.5)98
Effet de Haas-van Alphen moyenné haute résolution dans YBa 2 Cu 3 O 6.51 :La différence de fréquences déduite des mesures d’oscillations quantiques est de ∆F =90 T. Cette valeur correspond à un terme de saut entre les plans conducteur de l’ordre det c ⊥≃ 1.3 meV soit environ 15 K.La maille élémentaire de YBa 2 Cu 3 O 6+δ contient deux plans CuO 2 conducteurs correspondantà deux orbitales, l’une liante et l’autre antiliante (bilayer splitting). Des calculs prenanten compte une reconstruction de la surface de Fermi prédisent un terme de saut t b ⊥ ≃ 8 meVsoit environ 96 K lié au bilayer splitting dans YBa 2 Cu 3 O 6.5 [48]. Les calculs de structure debande prédisent une large orbite avec un terme de saut t b ⊥≃ 200 meV≃ 2400 K [150, 151].Le désaccord entre ces deux valeurs va dans le sens d’une reconstruction de la surface deFermi.Si on suppose que la quatrième fréquence est une harmonique, les oscillations quantiques ontrévélé la présence de trois fréquences différentes. La présence d’un bilayer splitting induit laprésence de deux fréquences. Si on tient compte, en plus, d’un gondolement de la surface deFermi pour chacune de ces fréquences, on s’attend à trouver quatre fréquences. Or nous n’endétectons que trois. La quatrième fréquence est peut être très proche de l’une des fréquencesmesurées ou son amplitude est peut être trop faible pour être détectée.Figure 5.22 – Anisotropie de la résistivité en fonction de la température pour différent dopage[152].L’observation de battements des oscillations quantiques qui serait due à un gondolementde la surface de Fermi et au bilayer splitting est une forte indication, à bassetempérature, d’une cohérence métallique le long de l’axe c. Les mesures de transport dansYBa 2 Cu 3 O 6+δ [152] montrent à plus haute température une forte anisotropie de la résistivitédans le pseudogap (fig. 5.22). Ces mesures montrent la présence d’un état incohérent, nonmétallique, dans la direction perpendiculaire aux plans conducteurs. Nos mesures indiquentdonc qu’à température suffisamment basse, lorsque la supraconductivité est détruite par unchamp magnétique, la cohérence le long de l’axe c est restaurée. La surface de Fermi deYBa 2 Cu 3 O 6.5 devient donc 3D à basse température. De récentes mesures de transport dansYBa 2 Cu 3 O 6+δ confirment cette hypothèse.99
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RésuméCe travail de thèse est ba
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RemerciementsDurant cette thèse, j
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Je tiens à remercier ma famille, s
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