Étude sous pression des nanotubes de carbone et des matériaux supraconducteurs à base de fer

High pressure study of electrical and structural properties of carbon nanotubes and iron-based superconductors

• Auteur / Autrice : Amadou Oumar Sow
• Direction : Manuel Nunez-Regueiro
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de la matière condensée et du rayonnement
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Néel (Grenoble)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Supraconducteurs à base de fer

Structure

Nanotubes

Mots clés libres

Etude expérimentale

Nanotubes de carbone

Supraconducteurs à base de fer

Résistance électrique

Pression

Température

Résumé

Dans cette thèse, nous avons étudié les effets de la pression sur propriétés de transport électrique I- des nanotubes de carbone double-parois (DWCNTs), et II- des matériaux supraconducteurs à base de fer. I- Les réseaux désordonnés de DWCNTs affichent, à basses températures, un comportement de la conductance G en loi de puissances, caractéristique du liquide de Fermi (LF). La pression décale l'apparition du régime linéaire au-delà de la température ambiante. Ceci s'explique par la rigidification sous pression des modes de torsion, responsables de la diffuion électronique et du régime linéaire. II- Nous avons étudié les supraconducteurs à base de fer. Notre étude sur La FeAsO1-xFx a été la première à corréler les variations structurales avec les propriétés supraconductrices sous pression. L'analyse a révéle des points communs avec des résultats établis pour les cuprates (compressibilité) et les supraconducteurs conventionnels. Nous avons montré dans SrFeAsF et CaFeAsF la coexistence entre une onde de densité de spin (SDW) et la supraconductivité. L'apparition de l'état supraconducteur à P ≥2GPa serait la conséquence d'un dopage aux trous, suite à un transfert de charge inter-couches dû à l'application de la pression. Ce dopage affecte donc moins le SDW que le dopage aux électrons. Ensuite, nous avons étudié le Sr4V2O6FeAs2. Son énorme bloc pérovskite joue un rôle très important, d'une part en préservant les valeurs idéales des angles tétraédriques jusqu'à ~10GPa, et d'autre par en s'opposant à toute transition structurale du type tétraédrique vers orthorhombique, empêchant le développement de la SDW et permettant au composé d'exhiber de la supraconductivité à la pression ambiante. Nous avons montré que la température critique TC est maximale lorsque les angles tétraédriques ont leurs valeurs idéales. Notre dernière étude a porté sur le FeSe. Par nos mesures de transport et structurales sous pression, nous avons découvert une nouvelle phase orthorohombique haute pression avecune TC~35K, la plus haure mesurée à ce jour dans ce système.

In this thesis, we have studied pressure effects on the electrical and structural properties of I- double wall carbon nanotubes (DWCNTs), ans II- iron-based superconductors. I- DWNCTs networkks exhibit, at low temperatures, a power law behavior of the conductance G, a signature of Luttinger liquid (LL). At high temperatures, G is linear, signalizing a crossover to a Fermi liquid (FL) state. The apparition of the linear behavior is shifted over room temperature by the application of a pressure. That is explained by the freeze of twist modes, responsible for the electron scattering and the high temperature linear behavior. II- We have studied newiron-based superconductors. On LaFeAsO1-xFx, our study was the first to investigate correllations between structural and superconducting properties under pressure. The analysis pointed out similarities with cuprates (compressibility) and conventional ssuperconductors. We showed in SrFeAsF and CaFeAsF the coexistence state between a spin density wave (SDW) and superconductivity. The appearance at P≥2GPa of the superconducting state is attributed to hole doping, following a interlayers charge transfer due to the pressure. Thus, this doping is less destructive for the SDW than the electron one. We then studied Sr4V2O6FeAs2. Its large perovskite layer has an important task, on one hand by maintaining the initial perfect values of the tetragonal angles until ~10GPa, on the other hand by rejecting any structural "tetragonal to orthorhombic" transition-type, preventing the SDW development and then allowing the compound to exhibit superconductivity at zero-pressure. We showed that the critical temperature TC is the highest when tetragonal angles have their perfect values. Our last study was focused on Fe Se. After analysing the structural and transport data, we discovered a new high pressure orthorhombic phase with TC~35K, the highest measured to date in this system.