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« Un gap peut en cacher un autre » Une exploration de la phase supraconductrice des cuprates par sonde Raman électronique Mathieu Le Tacon - Travail de.

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1 « Un gap peut en cacher un autre » Une exploration de la phase supraconductrice des cuprates par sonde Raman électronique Mathieu Le Tacon - Travail de thèse effectué sous la direction dAlain Sacuto - Matériaux et Phénomènes Quantiques - au Laboratoire de Physique du Solide - ESPCI

2 Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Le phénomène de Supraconduction : 1911 (K. Onnes) Température (K) Résistance ( ) H T > T c T < T c Annulation de la résistance électrique Diamagnétisme parfait (1933, Meissner-Ochsenfled ) 1 TCTC

3 Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Le phénomène de Supraconduction : 1911 (K. Onnes) 2

4 Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre : La théorie BCS (J. Bardeen, L. Cooper et R. Schrieffer) Supraconducteur : Nouvel état fondamental de la matière Etat lié : appariement des électrons (paires de Cooper) Prédiction clé : Existence dun gap T c dans les excitations électroniques Mesures spectroscopiques (Giaver, PR 1960) dI/dV ~ n(E) E (meV) Surface de Fermi Interaction attractive + 3 T(K) Mesures thermodynamiques (Philipps, PR 1959) C (mJ/mol deg) C v /e ¡ ¢ ( 0 ) k B T

5 Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre : La théorie BCS (J. Bardeen, L. Cooper et R. Schrieffer) : énergie gagnée par électron lors de la condensation supraconductrice Energie à fournir pour briser une paire de Cooper : 2 3 Mesures spectroscopiques (Giaver, PR 1960) dI/dV ~ n(E) E (meV) T(K) Mesures thermodynamiques (Philipps, PR 1959) C (mJ/mol deg) C v /e ¡ ¢ ( 0 ) k B T

6 Quelques propriétés des cuprates supraconducteurs Plan de lexposé Effet des impuretés Gap supraconducteur et pseudogap Influence du dopage sur la dynamique des quasiparticules dans létat supraconducteur Nécessité de 2 échelles dénergie pour décrire lévolution du gap dans létat supraconducteur des cuprates Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Notre sonde : la diffusion Raman électronique Principes Dispositif expérimental 4

7 Quelques propriétés des cuprates supraconducteurs Effet des impuretés Gap supraconducteur et pseudogap Influence du dopage sur la dynamique des quasiparticules dans létat supraconducteur Nécessité de 2 échelles dénergie pour décrire lévolution du gap dans létat supraconducteur des cuprates Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Notre sonde : la diffusion Raman électronique Principes Dispositif expérimental 4 Plan de lexposé

8 Cuprates – Généralités Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Empilements de plans CuO 2 Modification de la densité de porteurs de charge au sein des plans CuO 2 = DOPAGE Insertions (ex. O dans YBa 2 Cu 3 O 6+x ) Substitutions cationiques (La 2+ /Sr 3+ dans La 2-x Sr x CuO 4 ) Famille nombreuse : YBa 2 Cu 3 O 6+x, Bi 2 Sr 2 Ca n-1 Cu n O 2n+4+x (n =1,2 ou 3), La 2-x Sr x CuO 4, etc…. Plans réservoirs de charge Cu O 5

9 Supraconducteur Gap de symétrie d TCTC Diagrame de phase des Cuprates dopés trous TNTN Isolant de Mott Sous dopéSur dopé Dopage en trous des plans CuO 2 Température Optimalement dopé Basse dimensionnalité Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Physique des électrons fortement corrélés T c record : 135 K HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8+ (165 K sous pression)

10 Supraconducteur Gap de symetrie d TCTC Diagrame de phase des Cuprates dopés trous TNTN Isolant de Mott « Métal » étrange Sous dopéSur dopé Dopage en trous des plans CuO 2 Température Optimalement dopé Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Supraconducteur Gap de symétrie d TCTC 0 Transport «marginal» : violation de Wiedemann-Franz, ab T «Quasiparticules» très amorties 6

11 Supraconducteur Gap de symétrie d TCTC Diagrame de phase des Cuprates dopés trous TNTN Isolant de Mott Sous dopé T* Dopage en trous des plans CuO 2 Température PseudoGap Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre «Gel» dune partie des excitations de basse énergie Renforcement des fluctuations magnétiques « Métal » étrange Sur dopé Optimalement dopé 6

12 Supraconducteur Gap de symétrie d TCTC Diagrame de phase des Cuprates dopés trous TNTN Isolant de Mott Sous dopé T* Dopage en trous des plans CuO 2 Température Métal un peu moins étrange (Normal ?) TxTx ? Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre Disparition des fluctuations magnétiques Propriétés de transport « plus conventionnelles » « Métal » étrange Sur dopé Optimalement dopé PseudoGap 6

13 Supraconducteur Gap de symétrie d TCTC Diagrame de phase des Cuprates dopés trous TNTN Isolant de Mott Sous dopéSur dopé T* Dopage en trous des plans CuO 2 Température Optimalement dopé TxTx Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre But de ce travail : exploration de la phase supraconductrice 2- Utiliser des impuretés (au dopage optimal, YBa 2 Cu 3 O 7- = Y-123) 1- Faire varier le dopage (HgBa 2 CuO 4+ = Hg-1201, T c max =95K) TCTC p = 0.18 p =

14 Diagrame de phase des Cuprates dopés trous TNTN Isolant de Mott Sous dopéSur dopé T* Dopage en trous des plans CuO 2 Température Optimalement dopé TxTx Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre TCTC 2- Utiliser des impuretés (au dopage optimal, YBa 2 Cu 3 O 7- = Y-123) 1- Faire varier le dopage (HgBa 2 CuO 4+, Hg-1201, T c max =95K) 6 But de ce travail : exploration de la phase supraconductrice

15 Quelques propriétés des cuprates supraconducteurs Effet des impuretés Gap supraconducteur et pseudogap Influence du dopage sur la dynamique des quasiparticules dans létat supraconducteur Nécessité de 2 échelles dénergie pour décrire lévolution du gap dans létat supraconducteur des cuprates Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Notre sonde : la diffusion Raman électronique Principes Dispositif expérimental Plan de lexposé

16 Notre moyen dinvestigation : La diffusion inélastique de la lumière (1928) Vibrations du réseau (phonons) Excitations magnétiques (magnons : J) Excitations électroniques (polarons, plasmons, gap) Sir C.V. Raman ( ) Prix Nobel 1930 Diffusion Rayleigh (élastique) à = 0 cm -1 ~ plus intense que la diffusion Raman ! ! Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre

17 E I +ħ EIEI E S =E I +ħ paire e - / trou EFEF La diffusion Raman électronique : fonction réponse dun «pseudo- opérateur densité » Photon incident Photon diffusé q = moment transferé au système = k S – k I (~ 10 7 m -1 ) << 2 /a, k F (~ m -1 ) ~ ­ I ; ~ k I ; ~ e I ~ ­ S = ~ ­ I ¡ ~ ! ; ~ k S = ~ k I ¡ ~ q ; ~ e s Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre

18 Sonder la dynamique des charges dans différentes régions de lespace réciproque Vertex Raman : dépend de la polarisation des photons incidents et diffusés eIeI eSeS | B1g | B 1g kyky kxkx /a Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 eIeI eSeS | B2g | B 2g kyky kxkx /a eIeI eSeS | A1g | A 1g kyky kxkx /a 9

19 10 LASERLASER Doigt froid G1G1 G2G2 G3G3 s1s1 s2s2 s3s3 Elargissement du faisceau Polariseur (e I ) Analyseur (e S ) Le Dispositif Expérimental 10mm Rotation des axes du cristal par rapport à la polarisation de la lumière Suppression de la diffusion Rayleigh Mesure de lintensité de la lumière diffusée en fonction du déplacement Raman CCD Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006

20 LASER Monochromateur à prisme L1L1 L2L2 D1D1 D2D2 CCD Cryostat L4L4 L3L3 LASER Monochromateur à Prisme Téléscope cryostat Détecteur (CCD) périscope Le Dispositif Experimental… en vrai Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Écran de contrôle 11

21 ¢ ( ~ k ) = ¢ 0 Gap de symétrie s Réponse Raman théorique pour un supraconducteur Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 kyky kxkx /a T.P.Devereaux, D. Einzel (95) M.V.Klein, S.B.Dierker (84) ^ G ( ~ k ; i ! n ) = i e ! n ^ ¿ 0 + e » ~ k ^ ¿ 3 + e ¢ ~ k ^ ¿ 1 ( i e ! n ) 2 ¡ e » 2 ~ k ¡ e ¢ 2 ~ k  00 B 1 g ( 2 g ) ( ! ) = ¡ TI m X ~ k ; ! n ° 2 B 1 g ( 2 g ) ( ~ k ) T r £ ^ ¿ 3 ^ G ( ~ k ; i ! n ) ^ ¿ 3 ^ G ( ~ k ; i ! n ¡ i ­ m ) ¤ j i ­ m ! ! + i 0 +  00 B 1 g ( 2 g ) ( ! ) ' 2 ¼ N F ! R e * ° 2 B 1 g ( 2 g ) ( ~ k ) ¢ ( ~ k ) 2 q ! 2 ¡ 4 ¢ ( ~ k ) 2 + FS 12

22 - + Réponse Raman théorique pour un supraconducteur kyky kxkx /a  00 B 1 g ( 2 g ) ( ! ) ' 2 ¼ N F ! R e * ° 2 B 1 g ( 2 g ) ( ~ k ) ¢ ( ~ k ) 2 q ! 2 ¡ 4 ¢ ( ~ k ) 2 + FS ¢ ( ~ k ) = ¢ 0 cos ( 2 Á ) Gap de symétrie d 13 Régions Nodales Régions Anti-nodales Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006

23 YBa 2 Cu 3 O 7- HgBa 2 CuO 4+ B 2g B 1g T (~100 K) > T c Réponses nodales et anti-nodales des cuprates optimalement dopés Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre

24 Réponses nodales et anti-nodales des cuprates optimalement dopés B 2g B 1g T (~100 K) > T c T (~10 K) << T c Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 YBa 2 Cu 3 O 7- HgBa 2 CuO 4+ 15

25 B 2g B 1g ( ) = (, 10 K) - (, 100 K) Réponses nodales et anti-nodales des cuprates optimalement dopés Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 B1g B2g B1g B2g YBa 2 Cu 3 O 7- HgBa 2 CuO 4+ 16

26 *STM k B T c et ARPES: 8.5 k B T c Raman : X. K. Chen (92), L.V. Gasparov (97),M. Kang (96), T.Staufer (92), O. V. Misochko (99), S. L. Cooper (88), A. Sacuto (00), Y.Gallais (03) CuprateY-123Bi La-214Tl Hg Hg-1223 TCTC 92 K90 K37 K90 K95 K130 K E B1g /k B T C * E B2g /k B T C B1g, B2g et 2 0 dans les cuprates optimalement dopés Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Remarque : 2 0 >> 2 BCS = 4.28 k B T c Compatible avec la symétrie d 1 échelle dénergie contrôle la dynamique des quasiparticules dans létat supraconducteur : 0 ! B 1 g ´ 2 ¢ 0 & ! B 2 g 17

27 Quelques propriétés des cuprates supraconducteurs Effet des impuretés Gap supraconducteur et pseudogap Influence du dopage sur la dynamique des quasiparticules dans létat supraconducteur Nécessité de 2 échelles dénergie pour décrire lévolution du gap dans létat supraconducteur des cuprates Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Notre sonde : la diffusion Raman électronique Principes Dispositif expérimental Plan de lexposé

28 Supraconducteur Gap de symétrie d TCTC Influence du dopage sur la dynamique des quasiparticules dans létat supraconducteur TNTN Isolant de Mott Dopage en trous des plans CuO 2 Température Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre TCTC T c = 92 K p = 0.18 T c = 63K p = 0.09 HgBa 2 CuO 4+ = Hg-1201 T c max =95K Dorothée Colson, SPEC (Saclay) 18

29 Evolution de la réponse anti-nodale avec le dopage Sous-dopéTc = 78 K Opt.-dopéTc = 95 K B 1g Sur-dopéTc = 92K Hg-1201 Perte très rapide de la réponse Anti- nodale Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre

30 sous-dopé Isolant AF optimalement dopé sur-dopé Sugai et al., PRB 2003 Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 sous-dopé Isolant AF Optimalement dopé Evolution de la réponse anti-nodale avec le dopage 20

31 E I +ħ EIEI E S =E I +ħ Paire e - / trou EFEF La diffusion Raman : effets de résonance Lorsque ħ I ~ Transition interbande Exaltation de la section efficace Raman ! Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Hg-1201 Barbiellini et Jarlborg, PRB

32 B 1g Effets de résonance dans Hg-1201 Pas de dépendance de lénergie du pic avec Disparition des phonons aux grandes longueurs donde Forte augmentation de la renormalisation à nm !!! Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre Le Tacon et al., PRB 2005

33 Sous-dopéTc = 63 K Sur-dopéTc = 92 K Opt.-dopéTc = 95 K Evolution des réponses nodales et anti-nodales avec le dopage Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 B 1g = nm B 2g = nm 23

34 Sous-dopéTc = 63 K Sur-dopéTc = 92 K Opt.-dopéTc = 95 K B 1g = nm B 2g = nm Evolution des réponses nodales et anti-nodales avec le dopage Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre

35 N T c /T c max = (p ) 2 Noeuds AntiNoeuds 2 échelles dénergie dans létat supraconducteur des cuprates sous dopés Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre

36 N T c /T c max = (p ) 2 Noeuds AntiNoeuds 2 échelles dénergie dans létat supraconducteur des cuprates sous dopés Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Données des groupes de R. Hackl et S. Sugai 24

37 N T c /T c max = (p ) 2 Noeuds AntiNoeuds 2 échelles dénergie dans létat supraconducteur des cuprates sous dopés Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 STM Jonctions brisées Renner et al., PRL 98 Miyakawa et al., PRL 98 Zasadzinski et al., PRL 01, etc… Surdopé Sousdopé Surdopé Sousdopé 24

38 Noeuds N T c /T c max = (p ) 2 AntiNoeuds 2 échelles dénergie dans létat supraconducteur des cuprates sous dopés Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Campuzano et al., PRL99 Ding et al., PRL01 … ARPES 24

39 N T c /T c max = (p ) 2 Noeuds AntiNoeuds 2 échelles dénergie dans létat supraconducteur des cuprates sous dopés Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Bonne correspondance Raman, ARPES et tunnel aux anti-noeuds m augmente et lamplitude du pic de cohérence diminue quand p diminue BILAN Lénergie caractéristique N de la réponse nodale suit T c 1 échelle dénergie 2 échelles dénergie 24 Le Tacon et al., Nature Physics 2006

40 Description BCS de la phase supraconductrice avec Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre

41 avec Description BCS de la phase supraconductrice Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre

42 avec Description BCS de la phase supraconductrice Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre

43 avec, Description BCS de la phase supraconductrice Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre

44 2 hypothèses à revoir : - Quasiparticules BCS sans interactions - Simple forme cos(2 ) pour le gap Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre

45 - Quasiparticules BCS sans interactions - Simple forme cos(2 ) pour le gap 2 hypothèses à revoir : Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Mesot et al. PRL 1999 Borisenko et al. PRB 2002 ARPES dans Bi-2212 McElroy et al., Nature 2003 FT-STM (Bi-2212)

46 - Quasiparticules BCS sans interactions - Simple forme cos(2 ) pour le gap 2 hypothèses à revoir : Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre

47 Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre Quasiparticules BCS sans interactions - Simple forme cos(2 ) pour le gap 2 hypothèses à revoir : 27

48 Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre Quasiparticules BCS sans interactions - Simple forme cos(2 ) pour le gap 2 hypothèses à revoir : 27

49 Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre Quasiparticules BCS sans interactions - Simple forme cos(2 ) pour le gap 2 hypothèses à revoir : 27

50 Le B 1g ne perd pas son intensité suffisamment rapidement Le B 2g sélargit mais ne se déplace pas vraiment INSUFFISANT ! Bilan : Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre Quasiparticules BCS sans interactions - Simple forme cos(2 ) pour le gap 2 hypothèses à revoir : 27

51 Le B 1g ne perd pas son intensité suffisamment rapidement Le B 2g sélargit mais ne se déplace pas vraiment INSUFFISANT ! Bilan : Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre Quasiparticules BCS sans interactions - Simple forme cos(2 ) pour le gap 2 hypothèses à revoir :

52 Réponse Raman dun supraconducteur Quasiparticules en interaction Corrections de vertex : (k) Renormalisation des interactions entre QP par les processus incohérents. Interactions Z A (k, ) k Quasiparticule Z(k) Excitations Incohérentes 1-Z(k) k + Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 A. Georges et G. Kotliar Dans notre approche : Z (k) = paramètre phénoménologique 28

53 Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Réponse nodale (B 2g ) à basse énergie : est indépendant du dopage dans la région p ~ 0.1 – 0.2 Diminution de (Z 29 Diminution de v avec le sous-dopage Poids spectral, dopage et Raman Procédure de normalisation des spectres : (A. Georges et G. Kotliar) dans isolant de Mott dopé réponse B 2g dopage p cf. Bi-2212 Opel et al., PRB 2000 Y-123 Hackl et al., M2S 2006 R ­ 0 Â 00 N ( ! ) ! d !/p

54 Anisotropie de la diminution de Z Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Ca 2-x Na x CuO 2 Cl 2 Shen et al., Science 2005 Sous dopage 30 Théoriquement : Différentiation entre quasiparticules nodales et anti-nodales à lapproche de la transition métal-isolant (Modèle de Hubbard sur réseau carré) cluster pertubation theory (Sénéchal et Tremblay, PRL 04) cluster DMFT (Civelli et al., PRL 05) Functional renormalization group (Katanin et Kampf, PRL 04) etc….

55 Ingrédients pour une description phénoménologique du sous-dopage dans les cuprates Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre Évolution de la forme du gap : Diminution anisotrope du poids spectral des quasiparticules 2 augmente lorsque p diminue ¢ m diminue lorsque p diminue v ¢ 31

56 Description phénoménologique du sous-dopage Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre

57 Description phénoménologique du sous-dopage Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre

58 Description phénoménologique du sous-dopage Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre

59 Description phénoménologique du sous-dopage Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre

60 - Disparition du B 1g avec le sous-dopage - Comportement opposé des réponses nodales et anti-nodales avec le sous-dopage Lessentiel de nos observations expérimentales est capturé par ce modèle très simple : - Pente constante du B 2g à basse énergie Description phénoménologique du sous-dopage Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre

61 - Pente constante du B 2g à basse énergie Description phénoménologique du sous-dopage Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Bonn et al., 96 Panagopoulos et al., 98 Durst et Lee PRB 2000 Cohérent avec la dépendance en T de la densité superfluide où ½ S ( T ) = ½ S ( 0 ) ¡ ¯ T + ¢¢¢ 32

62 Quelques propriétés des cuprates supraconducteurs Effet des impuretés Gap supraconducteur et pseudogap Influence du dopage sur la dynamique des quasiparticules dans létat supraconducteur Nécessité de 2 échelles dénergie pour décrire lévolution du gap dans létat supraconducteur des cuprates Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Notre sonde : la diffusion Raman électronique Principes Dispositif expérimental Plan de lexposé

63 TNTN Isolant de Mott Dopage en trous des plans CuO 2 Température Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre TCTC Effet des impuretés YBa 2 (Cu 1-x M x ) 3 O 7- T c Max = 93 K M = Ni M = Zn (Dorothée Colson) 33

64 B 1g … non-magnétiques (Zn) … magnétiques(Ni) T c = 92.5 K (YBCO pur) T c = 87 K (YBCO + Ni 1%) T c = 78 K (YBCO + Ni 3%) T c = 92.5 K (YBCO pur) T c = 87.5 K (YBCO + Zn 0.3%) T c = 83 K (YBCO +Zn 0.7%) T c = 73 K (YBCO + Zn 1.5%) T c = 64 K (YBCO + Zn 2%) Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Effet des impuretés 34

65 B 1g … non-magnétiques (Zn) … magnétiques(Ni) T c = 92.5 K (YBCO pur) T c = 87 K (YBCO + Ni 1%) T c = 78 K (YBCO + Ni 3%) T c = 92.5 K (YBCO pur) T c = 87.5 K (YBCO + Zn 0.3%) T c = 83 K (YBCO +Zn 0.7%) T c = 73 K (YBCO + Zn 1.5%) T c = 64 K (YBCO + Zn 2%) Effets qualitativement similaires pour les 2 types dimpuretés Diminution de lintensité de la réponse Pas de déplacement de B1g Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Effet des impuretés 34

66 B 2g Disparition totale de la réponse supraconductrice !!! Pas dimpuretés Impuretés magnétique s Impuretés non- magnétiques Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Effet des impuretés 35

67 Vobornik et al., PRL 99 Terashima et al., JPCS 06 Le point de vue de lARPES Irradiation électronique ( Zn) 1 Impuretés 2 Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre

68 Bilan Impuretés Diminution de T c Disparition de la réponse nodale Perte dintensité de la réponse antinodale Pas de déplacement du pic antinodal Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre AN : Difficilement compatible avec un gap supraconducteur Supraconducteur d-wave « propre » Supraconducteur d-wave + impuretés Haas et al, PRB 97

69 Rappel des principaux résultats présentés : N T c /T c max = (p ) 2 Pas de lien direct entre B1g (« 2 0 ») et T c cas du dopage cas des impuretés gap supraconducteur ?? Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 en revanche En fonction du dopage : ! B 2 g ´ ! N / T c Meilleur candidat 38

70 N T c /T c max = (p ) 2 Kaminski, PRL 2003 Campuzano, Cond-mat/ Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Signature du pseudogap dans létat supraconducteur ? Effet des impuretés ??? Dopage : ! AN ´ ! B 1 g / T ¤ Gap partiel sur la surface de Fermi Souvre à T* > T c Vraie nature de la réponse anti-nodale ? a b c Norman et al., Nature 1998 T* insensible aux impuretés ! (Alloul PRL91, Mahajan PRL 94, Yamamoto PRB 02) 39

71 2 gaps distincts vus dans létat supraconducteur des cuprates Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Favorise les scenarii « ordres en compétitions » Ordre de charge ? (Hoffman, Science 2002) Boucles de courants ? (Fauqué, PRL 2006) Réponse anti-nodale T* : signature du pseudogap Réponse nodale Tc : signature du gap supraconducteur Evolutions indépendantes avec le dopage 40

72 Conclusions : Différence entre les quasiparticules nodales et antinodales : Perte de cohérence très anisotrope des quasiparticules supraconductrices dans la phase sous- dopée Deux dynamiques de charges contrôlées par deux échelles dénergies distinctes dans la phase supraconductrice des cuprates sous dopés AN : signature du pseudogap T* 1 2 N : signature du gap supra T c Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Mesures de longueur de pénétration, dARPES Approches théoriques modernes de la transition Métal-Isolant à 2D Dopage Impuretés Quelques perspectives : Exploration du régime surdopé Utilisation dimpuretés à différents dopages Diffusion Raman sous champ magnétique Tests sur la nature de la phase pseudogap (mesures A 2g ??)

73 Soutenance de thèse – Paris, le 13 Novembre 2006 Remerciements : Dorothée Colson, Anne Forget Nicole Bontemps, Philippe Monod, Ricardo Lobo, Maximilien Cazayous, Andrés Santander-Syro, Arlette Trokiner, Yann Gallais et lensemble du laboratoire de Physique du Solide (avec une pensée spéciale pour le thésarium !!!!) Les membres du laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques Les membres du laboratoire de Physique Quantique Antoine Georges et Gaby Kotliar Eugène Sherman Léquipe « Nouveaux états électroniques : RMN, MuSR et photoémission » (LPS Orsay) Ma femme et ma famille ! … et bien dautres que joublie certainement !!!

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