Competition between charge density wave and metallic/superconducting states in metastable 1T-TaS2 and 1T-VS2 synthesised under high pressure

par Mohamed Amine Sellam

Thèse de doctorat en Physique et chimie des matériaux

Under the supervision of Andrea Gauzzi.

Soutenue en 2011

à Paris 6 .

  • Titre traduit

    Compétition entre onde de densité de charge et état métallique/supraconducteur dans des phases métastables 1T-Tas2 et 1T-VS2 synthétisées sous haute pression


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    L’objectif de cette Thèse est une étude de la stabilité des phases d’onde de densité de charge (CDW) et supraconductrice en compétition dans les dichalcogénures lamellaires de métaux de transition. Dans ce but, nous avons employé une technique de synthèse sous haute pression pour induire des modifications de la structure cristalline dans deux composés 1T-TaS2 et 1T-VS2 ayant la même structure 1T (ou de type CdI2) et la même configuration électronique d1. Dans le cas de 1T-TaS2, notre étude de diffraction de rayons X synchrotron et de neutrons sur poudre montre que des conditions de synthèse de 2-6 GPa et 400 °C induisent un désordre dans les plans S et une contraction (expansion) notable de l’axe a dans les plans (c hors plan). Ceci suggère un modèle de désordre d’orientation de ces plans correspondant à l’empilement aléatoire de couches TaS2 de type 1T ou 2H qui correspondent à une coordinance octaédrique ou trigonal prismatique des ions Ta. Ce modèle est en accord avec nos mesures magnétiques et de transport. Cette phase désordonnée est caractérisée par deux phases CDW, une non commensurée, l’autre quasi-commensurée (NCCDW, ICCDW), observées à température ambiante et à basse température respectivement. Ces phases diffèrent de celles observées dans les composés 1T ou 2H synthétisés sous conditions standard. Cette différence met en évidence la métastabilité du composé synthétisé sous haute pression et explique son comportement paramagnétique et métallique/supraconducteur avec Tc ~ 2. 5 K. Afin d’étudier les propriétés supraconductrices, nous avons intercalé le carbone entre les plans à des concentrations x = 0. 05-0. 3 sous les mêmes conditions de pression et de température. Une augmentation notable de Tc a été observée. Notamment, la dépendance de Tc avec x montre un maximum de 4 K pour x=0. 2. Considérant que l’électronégativité du carbone est identique à celle du souffre, ce résultat démontre que la stabilisation de la phase supraconductrice est uniquement due à la séparation des plans et l’effet du dopage sujet à controverse dans la littérature peut être exclu. Dans le cas de 1T-VS2, nous avons réussi la synthèse de la phase stoichiométrique de haute pureté sous forme de poudre à des conditions de haute pression (P = 4 GPa) et à T = 700 °C. Des travaux précédents concernent uniquement la synthèse par dé-intercalation de Li à partir de LiVS2, donc ce résultat montre que 1T-VS2 est une phase métastable à haute pression. Dans ce cas la synthèse à haute pression produit un composé bien cristallisé et sans désordre, ce qui a permis un affinement structural de haute qualité entre 5 et 300 K par diffraction de rayons X synchrotron. Les données montrent que la structure reste de type CdI2 dans toute cette gamme de température. Cependant, une expansion thermique négative de l’axe c est observée dans la gamme 50-150 K, ce qui reflète une augmentation anormale de la distance V-S. Cette anomalie est accompagnée d’un crossover marqué du comportement Curie-Weiss; à haute température la constante de Weiss  = – 43 K révèle un échange antiférromagnétique qui devient négligeable à basse température, alors que le moment localisé et le terme paramagnétique de Pauli restent inchangés. Cela reflète un changement dans les propriétés de cohésion de l’orbitale hybride 3d(V)-3p(S). Le crossover de régime magnétique est corrélé à un crossover de régime de transport; la résistivité électrique dc montre un comportement métallique à haute température et faiblement isolante au dessous de 200 K. Ce résultat contredit la prédiction d’une phase métallique très stable selon des calculs ab initio dans le cadre de la théorie de la fonctionelle densité. Ce désaccord conduit à formuler l’hypothèse que l’interaction d’échange joue un rôle déterminant sur l’état fondamental et que un état métallique peut être stabilisé sous haute pression

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Informations

  • Détails : 1 vol. (122 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 111-121. 180 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Cote : T Paris 6 2011 585
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