Valence, magnétisme et conduction dans les composés à valence intermédiaire : le cas SmB6

Valence, magnetism and conduction in the intermediate valence compounds : the case SmB6

• Auteur / Autrice : Julien Derr
• Direction : Jacques Flouquet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Magnétisme

Pression

Chaleur spécifique

Kondo, Effet

Mots clés libres

Valence intermédiaire

SmB6

SmS

TmSe

Résistivité

Pseudgap d'hybridation

Résumé

Dans certains composés à base de terre rare, le niveau 4f se trouve si proche du niveau de Fermi que la valence du composé peut devenir intermédiaire. Le composé 5mBs est un exemple typique de la physique étrange qui peut résulter de cet équilibre quantique entre deux configurations de valence. L'état Sm2+ correspond à un état isolant non magnétique alors que l'état Sm3+ donnerait théoriquement un état magnétique et conducteur. Des mesures de microcalorimétrie et de NFS sous pression, ont permis d'établir le diagramme de phase magnétique de 5mB6 : Une nouvelle phase magnétique ordonnée à longue distance a été mise en évidence pour des pressions supérieures à une pression critique de 10GPa. D'un autre coté, des mesures de transport sous pression réalisées dans de bonnes conditions de pression hydrostatique permettent de situer la transition isolant-métal sans ambiguïté et de façon reproductible pour la même pression critique. Le diagramme de phase de 5mB6 sous pressions est désormais bien établit et l'observation pour la première fois d'une anomalie magnétique dans les courbes de résistivité permettent d'affirmer que la coïncidence des deux phénomènes a bien lieu. Ce changement de comportement du système se produit alors que la valence du Sm est toujours intermédiaire. Ce phénomène est discuté dans un nouveau cadre théorique prenant en compte la température Kondo du réseau comme paramètre clef. En parallèle, des mesures de résistivité sous contrainte uniaxiale ont mis en évidence un fort effet d'an isotropie dans le composé 5mB6. Ceci permet de revisiter le problème de la nature du gap de 5mB6. En particulier, l'idée d'un gap unique anisotrope semble réhabilité.

Ln some rare earth based compounds, the 4f level is situated so close to the Fermi level that the valence of the compound can become intermediate. 5mB6 is one typical example of the exciting physics which can result fram this quantum equilibrium between two valence configurations. Sm2+ corresponds to an insulating and non magnetic state whereas Sm3+ would theoretically give a magnetic and metallic ground state. This dissertation deals with the influence of pressure on this equilibrium. Specifie heat measurements under pressure evidenced a new long range magnetic ordering for pressures higher than 10 GPa. On another hand, transport measurements measured for the first time in good conditions of hydrostaticity found a reliable and reproducible critical pressure for the insulator to metal transition equal to 10 GPa. The phase diagram of SmB6is now weil known and the observation for the first time of a magnetic anomaly in the high pressure resistivity curves certifies that the onset of the magnetic phase really coincide with the closure of the gap. This change at the critical pressure occur even if the valence of Sm is still clearly less than 3. This is discussed in a general frame taking into account the Kondo lattice temperature as a key parameter. Ln the same time, resistivity measurements under uniaxial stress were undertaken and a strong anisotrapy effect were observed on the pressure dependence of the residual resistivity. This enables us to consider a new idea for the nature of the gap which rehabilitates the hybridization gap theory.