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A la recherche de la Nature du Pseudogap dans le composé Nd-LSCO

Intertership + PHD

publié le , mis à jour le

Intertership + PHD

Director : Pr. Alain Sacuto

Email : alain.sacuto@univ-paris-diderot.fr

Technique to be used : optical spectrocopies

Required qualities : excelent studies, taste for experiment

Les oxydes de cuivre (cuprates) supraconducteurs, ont été découvert il y a plus de trois décennies et cependant le mécanisme à l’origine de la supraconductivité dans ces matériaux n’a toujours pas été élucidé. Plus intriguant encore, l’état normal des cuprates reste mystérieux et comprendre sa nature est probablement l’une des clefs pour accéder à la compréhension de l’état supraconducteur. L’état normal des cuprates est caractérisé par une phase dite pseudogap qui ne correspond pas au standard d’un liquide de Fermi. La plupart des études expérimentales qui ont été effectuées jusqu’à présent soit à haute température où les signatures du pseudogap sont larges ou bien à basse température en dessous de la température critique de transition Tc où il est difficile de séparer la phase de pseudogap de l’état supraconducteur (sans les perturber), n’ont pas permis de trancher sur la nature de cette phase énigmatique [1,2].
Nous optons ici pour une démarche différente, il ne s’agit pas de sonder la phase de pseudogap mais plutôt de déterminer ce qui peut la détruire afin de mieux identifier son origine. Il apparait d’après les études récentes que nous avons menées dans des cuprates bi-plans que la phase de pseudogap disparait dans le régime sur-dopé (grand nombre de porteurs) et serait lié à un changement topologique de la surface de Fermi. Pour avancer sur cette hypothèse, nous avons décidé d’étudier un cuprate modèle, mono-plan, qui puisse être à la fois mesuré par des expériences de spectroscopie, de transport et de thermodynamique sur une large gamme de dopages. Le composé en question est le cuprate La1.6-xNd0.4SrxCuO4 (noté Nd-LSCO) qui possède une Tc maximale de 23 K [3]. L’objectif de cette thèse sera de traquer la disparition du pseudogap dans ce composé d’en comprendre la cause afin de mieux en cerner la nature. Nous explorerons le régime sur-dopé par diffusion inélastique de la lumière sur les porteurs de charges (l’effet Raman électronique) [4] qui permet la détection du pseudogap dans l’état normal comme dans l’état supraconducteur [5,6]. Nous envisageons pour ces expériences des mesures sous champ magnétique (10 T) et sous pression hydrostatique (20 GPa).
Pour mener à bien ce projet nous travaillerons en étroite collaboration avec le groupe de Louis Taillefer de l’Université de Sherbrooke au Canada pour les mesures de transports, le groupe de Sergei Borisenko à Desden en Allemagne pour les mesures de Photoémission. Les cristaux proviendront de notre collaboration avec le Canada . Les travaux théoriques seront développés avec l’équipe théorique d’Antoine Georges au Collège de Marcello Civelli au laboratoire de Physique de Solide d’Orsay et Indranil Paul dans notre laboratoire.
Le candidat retenu pourra travailler avec un post-doctorant de notre équipe. Le candidat devra présenter un gout prononcé pour les expériences en particulier la spectroscopie optique (dans le cas du Raman) mais aussi développer des compétences dans plusieurs domaines expérimentaux et être capable de comprendre des concepts fondamentaux de physique parfois ardus afin d’interagir et mener des calculs avec les théoriciens.
[1] B. Keimer et al. Nature 518, 179 (2015).
[2] M. Norman et al., Adv. Phys. 54, 715 (2005).
[3] C. Collignon et al . arXiv 1607.0569
[4] A. Sacuto et al. Report on Progress in Physics 76, 022502 (2013).
[5] S. Benhabib et al. Phys. Rev. Lett. 114,147001 (2015).