Criticalité quantique dans les bi-couches d’HE3 et les composés à fermions lourds

par Adel Benlagra

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Catherine Pépin.


  • Résumé

    En dépit d’efforts intenses tant sur le plan expérimental que théorique, la compréhension des propriétés physiques particulières des composés à fermions lourds reste un des problèmes ouverts majeurs de la physique de la matière condensée et nécessite de nouvelles approches. Particulièrement intéressant est le régime critique dans ces composés, une vaste région du diagramme de phases présentant des propriétés métalliques anormales, non expliquées par la théorie standard de Landau pour les métaux normaux. Ce régime est attribué à la présence d’une transition de phase à température nulle entre différentes phases en compétition, mais n’est pas encore compris en détails théoriquement. En particulier, la nature des modes critiques responsables d’un tel régime n’est pas totalement identifiée. Dans ce travail de thèse, nous considérons une des approches théoriques récentes proposées pour rendre compte des propriétés du régime critique. Cette approche est basée sur l’idée que les modes critiques responsables de ce régime sont de nature non-magnétique et sont associés à la destruction de l’effet Kondo , entre des impuretés magnétiques localisées et des électrons de conduction itinérants, au point critique quantique. Nous dérivons une expression analytique pour l’énergie libre dans ce modèle en utilisant la fonctionnelle de Luttinger-Ward dans le cadre de la théorie d’Eliasheberg. Les expressions obtenues incluent de manière transparente l’effet des fluctuations critiques, intégrées de façon auto-cohérante. Le comportement de différentes quantités thermodynamiques est ensuite déduit à partir de ces expressions là. Le résultat obtenu est confronté à des expériences récentes sur des composés à fermions lourds ainsi que sur un système bi-couches d’hélium 3 absorbées sur un substrat composé de graphite pour tester la validité d’un tel modèle. En particulier, nous mettons en exergue ses succès et ses faiblesses.

  • Titre traduit

    Quantum criticality in helium 3 bi-layers and heavy fermions compounds


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    Despite intense efforts both on the experimental and theoretical points of view, the understanding of the peculiar physical properties of heavy fermions compounds stands as a major open problems of condensed matter physics et calls for brand new approaches. Particulary interesting is the critical regime of these compounds, a large region of their phase diagram with anomalous metallic properties. This regime is attributed to the presence of a quantum phase transition between different competing phases, but is still poorly understood. In particular, the nature of the critical modes responsible for such a regime is not totally identified. In this thesis, we consider one of the recent theoretical approaches proposed to explain the properties of the critical regime. This approach is based on the idea that the critical fluctuations responsible for this regime are non-magnetic and are associated with the destruction of the Kondo effect, between magnetic localized impurities and itinerant conduction electrons, at the quantum critical point. We derive an analytic expression for the free energy in this model using the Luttinger-Ward functional in the Eliashberg approximation. The obtained expressions contain the effect of the critical fluctuations in a self consistent way. The behaviour of different thermodynamic quantities is then deduced and confronted to recent experimental results in heavy fermions compounds and helium 3 bi-layers. This allows outlining successes and weaknesses of such a model.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (199 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 193-199

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2009)325
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