OPERATION IIIa: SUPRACONDUCTIVITE - PROPRIETES PHYSIQUES ET APPLICATIONS |
OPERATION IIIb SUPRACONDUCTIVITE B : MATERIAUX ET CROISSANCE |
Après 10 ans de recherches sur les supraconducteurs
à haute Tc, l'origine du phénomène est toujours controversée.
Nous avons apporté notre contribution à cette compréhension
de plusieurs façons : (1) en développant un modèle
théorique original qui décrit bien la partie métallique
(dopage optimum et au-delà), (2) en réalisant plusieurs études
expérimentales sur les couches minces et les superréseaux
: propriétés de transport, couplage Josephson et réponse
électrodynamique, (3) en étudiant les propriétés
magnétiques (RMN) des supraconducteurs dopés.
Dès le début, il paraissait indispensable de maîtriser la fabrication des matériaux et la technologie des multicouches pour réaliser des composants originaux. Cette partie de notre programme a particulièrement bien réussi car elle a débouché sur la constitution d'une UMR avec l'industrie. |
IIIa1 Théorie des supraconducteurs
à haute température critique dans le cadre du scénario
de van Hove.
IIIa2 Propriétés physiques
des cuprates et des superréseaux
IIIa3 Supraconducteurs dopés
IIIa4 Propriétés électroniques
de cuprates
IIIa5 Production Scientifique
IIIa1 Théorie des supraconducteurs à
haute température critique dans le cadre du scénario de van
Hove.
Responsable : J. BOK
Chercheurs permanents : 2 (J. BOK, J. BOUVIER)
Visiteurs : 4 (A. FORTINI, S. PRAKASH, G. DEUTSCHER, D. PAVUNA)
Publications : 14
Participations à des congrès : 10
Organisation de congrès Ecole d'été
OTAN à Cargèse
Coopérations Internationales : - Office of Naval
Research Washington USA
- E.P.F.L. Lausanne
- Université de Tel Aviv
Contrats : - DRET "Nouveaux dispositifs électroniques supra-
conducteurs à haute température critique"
J. Bok, responsable scientifique, juillet 1995- décembre 1997
- CNRS "Etudes des effets non-linéaires en hyper-
fréquences dans les films minces de YBCO et application des hétérostructures
cuprate SCHT/oxyde ferro-électrique à des dispositifs micro-ondes
passifs accordables (1997-2000)
Principaux résultats
- Théorie : Le scénario de van Hove s'est trouvé
validé par les résultats expérimentaux de photoémission.
Entre 93 et 98, cinq cuprates différents ont été étudiés
dans 4 laboratoires différents dans le monde. Les surfaces de Fermi
ont été déterminées avec grande précision,
dans l'état métallique normal (dopage moyen et surdopage).
Dans tous les matériaux étudiés une singularité
de van Hove a été observée près du niveau de
Fermi. Plusieurs propriétés physiques ont été
bien expliquées par ce scénario :
- l'anisotropie de gap et l'apparition d'un gap minimum dans les surdopés.
- l'apparition d'un "pseudogap" au dopage optimum et en sous-dopage.
- Distinctions : Grand Prix Jaffé de l'Académie
des Sciences 1994 J. Bok
Prix Jean Langlois 97 J. Bok J. Bouvier
- Organisation de l'Ecole d'été OTAN à Cargèse
"Symétrie des gaps dans les oxydes supraconducteurs" du 1 au 13
Septembre 1997, directeur J. BOK
IIIa1.1 Théorie des supraconducteurs
P94/01, P94/02, P95/01, P95/02, P97/03, P97/04, P97/06, P97/07, A95/01,A96/02,
A97/01, A97/02, 97/03, A97/06, C94/01, C95/01, C96/01, C96/02, C97/01,
O96/01, O98/01
En 1995, les mesures de spectroscopie de photoémission résolue
en angle (ARPES) confirment l’existence des singularités de van
Hove (v.H.s.) près du niveau de Fermi, dans les supraconducteurs
à haute température critique (HTSC). Ces mesures montrent
aussi que le paramètre d’ordre supraconducteur Dk est anisotrope.
Nous avons alors effectué un calcul pour Dk en utilisant un potentiel
d’interaction électron-électron à faible écrantage,
et la structure de bande dépendante du moment k, à l’origine
des v.H.s.. Nous avons pu démontrer, dans le cas du couplage faible,
que ces deux paramètres permettaient de retrouver cette anisotropie,
soit un gap supraconducteur maximum dans la direction (0,p) de la zone
de Brillouin, et un gap minimum dans la direction (p/2,p/2). Le rapport
d’anisotropie DMAX/Dmin, la variation de l’amplitude des gaps et de la
température critique Tc dépendent de la force du paramètre
d’écrantage, et ils dépendent aussi du dopage qui est rendu
dans ce modèle par l’écart du niveau de Fermi à la
v.H.s.. De très récents résultats (1998) de photoémission
donnés par M. Onellion (Wisconsin) s’ajustent parfaitement aux prédictions
de notre modèle quant aux valeurs des gaps anisotropes en fonction
du dopage. Puis un calcul de densité d’états (D.O.S.) a été
fait pour l’état normal et supraconducteur, où la forme du
gap intervient, dans les domaines de dopage optimum et de surdopage. Cette
D.O.S. a servi à analyser plusieurs propriétés physiques
importantes des HTSC, dont : la conductance, la susceptibilité de
Pauli, la chaleur spécifique. L’accord avec les résultats
expérimentaux est très convaincant de la validité
et de l’intérêt du modèle. Nous avons examiné
la variation de ces propriétés en fonction du paramètre
d’écrantage, il s’avère que cet ingrédient est nécessaire
pour expliquer des comportements que seule la v.H.s. ne peut faire. Ainsi
nous nous rapprochons de manière de plus en plus satisfaisante d’une
description des HTSC. Puis nous montrons avec ce modèle que certaines
propriétés de l’état normal métallique qui
ont été interprétées par un ‘pseudo-gap’ sont
reliées de manière simple au pic de densité d’états
de la v.H.s..
Nous avons aussi participé et dirigé un travail de modélisation
de la biréfringence optique observée dans un film mince de
supraconducteur, YBaCuO.
IIIa1.2 Projets.
IIIa1.2.1 Singularités de van Hove, écrantage et propriétés
physiques des HTSC
Dans la continuité des travaux déjà effectués,
de nombreuses autres propriétés physiques des composés
supraconducteurs à haute température critique (HTSC) restent
à analyser avec le modèle des singularités de van
Hove (v.H.s.). Notamment, nous envisageons donc de modéliser ces
résultats d’ARPES (angle resolved photoemission spectroscopy) à
l’aide du modèle v.H.s. dans l’état normal et supraconducteur.
Nous analyserons plus à fond le problème de l’écrantage
dans ces matériaux. Un modèle plus développé
de la constante diélectrique e(q,w) d’où l’on extrait le
paramètre d’écrantage sera développé. Ainsi
la dépendance de la température critique et du paramètre
d’ordre supraconducteur en fonction du dopage à l’aide de notre
modèle de gap anisotrope seront recalculés.
L’introduction des v.H.s. et du gap anisotrope dans la modélisation
de la fonction de réponse électronique, C(w), pour les mesures
de spectroscopie Raman permettra d’analyser de façon précise
les spectres obtenus, par exemple pour les composés au mercure,
HgBa2CaCu2O6+d.
G.S. Boebinger a montré qu’il existe une transition métal-isolant
en fonction de la température pour les composés HTSC sous-dopés,
lorsqu’ils sont maintenus à l’état normal sous l’action d’un
fort champ magnétique. Nous envisageons de perfectionner le modèle
à v.H.s. en tenant compte de l’effet des localisations qui seraient
alors de type Anderson. Nous pourrons ainsi compléter principalement
l’analyse des résultats de RMN (résonnance magnétique
nucléaire) et de transports. Nous espérons alors définir
et distinguer précisément les différentes températures
caractéristiques appelées soit pseudo-gap, soit critiques,
soit T*, dans les diverses mesures effectuées en fonction de la
température sur les HTSC.
IIIa1.2.2 Théorie microscopique de l’action d’un courant à
spins polarisés sur les HTSC
Les oxydes de manganèse magnétiques de type LaSrMnO ont
une structure perovskite et se prêtent bien à la réalisation
de structures épitaxiées sur les cuprates comme YBaCuO. Des
premiers essais ont été réalisés aux Etats-Unis
et en France par J.P. Contour, à l’UMR 137. Les oxydes de Mn présentent
des phases ferromagnétiques ayant une forte polarisation de spin.
Grâce aux structures multicouches on peut injecter ce courant de
spins polarisés, provenant du composé ferromagnétique,
dans le supraconducteur. Ceci entraîne la diminution du courant critique
probablement due à celle du paramètre d’ordre supraconducteur.
Aucune théorie microscopique concernant ces dispositifs et ces observations,
avec des HTSC, n’a jamais été faite. Nous envisageons, en
collaboration avec l’UMR 137, d’établir un modèle où
les différents ingrédients déjà cités
: v.H.s. , gap anisotrope, mécanisme de couplage supraconducteur,
et de nouveaux ingrédients : propriétés hors équilibre,
cassure des paires (ou pair-breaking), couplage magnétique et effet
de proximité, seront mis en jeu. Ce projet ouvre un champ d’investigation
tout à fait nouveau sur les interactions entre oxydes supraconducteurs
et oxydes magnétiques, et peut aussi amener à la création
de nouveaux dispositifs supraconducteurs (ex : ‘spin transistor’ - ‘spin-polarized
field effect transistor’).
IIIa1.2.3 Singularités de van Hove et chalcogénures
Le Professeur J. Rouxel, de l’IMN de Nantes, nous a contacté
afin de collaborer, au sein d’un réseau européen), à
l’étude de nouveaux composés supraconducteurs bidimentionnels.
Il s’agit de couches de chalcogénures, (MX)1.18(TX2)n (M=Ln,Sb,Bi,Pb,Sn;
T=Ti,V,Cr,Nb,Ta; X=S,Se; n=1,2,3...), cette série de phases permet
de faire varier la position du niveau de Fermi par chimie douce et d’avoir
des phases métalliques et supraconductrices pour certains dopages.
Le Prof. J. Rouxel est très intéressé par notre travail
de modélisation qui peut s’appliquer à ces nouveaux composés.
Des résultats récents montrent que dans ces composés
la supraconductivité apparaît lorsque le niveau de Fermi coïncide
avec le niveau de la singularité. Nous pourrons calculer le dopage
théorique, et la température critique qui en découle,
puis les chimistes pourront ajuster leurs élaborations d’échantillon
d’après ces résultats théoriques.
IIIa2 Propriétés physiques des
cuprates et des superréseaux
Responsables : J. BOK, B. LERIDON, J.P. CONTOUR
Chercheurs permanents : 4 (J. BOK, B. LERIDON, J.P. CONTOUR, A. GAUZZI)
Thèses soutenues : 2 (D. RAVELOSONA, X. ZHANG)
Thèses en cours : 4 (A. DEFOSSEZ, J. DUMONT, J. LE COCHEC, G.
LAMURA)
Publications : 8
Participations à des congrès : 20
Coopérations : MASPEC de Parme (Italie)
H. Raffy (Orsay)
A.Revcolevschi (Orsay), Z. Ren (Buffalo)
F-R Ladan (ENS) et E. Cambril (Bagneux).
B. Plaçais (ENS), J. Lesueur (CSNSM-Orsay)
Contrats : - CEE Réseau Human Capital and Mobility
"Superconductor/insulator multilayers and super lattices", J. Bok,
coordinateur, décembre 1993 au 30 novembre 1996
- CEE Training and Mobility of Researchers "Quantitative correlations
between structural disorder and electrodynamic properties of YaBaCuO/PrBaCuGaO
superlattice structures"
J. Bok, responsable scientifique, janvier 1996 à décembre
1997
Principaux résultats :
Le fait le plus marquant a été la création d'une
unité mixte CNRS-Thomson CSF, constituée autour d'une équipe
de notre laboratoire, celle de J.P. Contour. Cette équipe a développé
une technique de croissance de matériaux supraconducteurs par ablation
laser pulsée permettant de réaliser des couches minces et
des superréseaux. Cette partie est maintenant installée à
Corbeville et bénéficie des moyens de la Thomson LCR en salles
blanches, technologies, etc.
Une partie de l'équipe, dirigée par B. Leridon, est restée
à l'ESPCI, elle développe une technique de mesure de conductivité
et d'effet Josephson des cuprates suivant l'axe c. Le résultat le
plus marquant est la réalisation de structures à l'échelle
micronique. Elle étudie également les fluctuations de résistivité
près de Tc, dans les multicouches et les superréseaux. Une
technique de mesure des profondeurs de pénétration utilisant
l'inductance mutuelle et une microbobine (dimensions microniques) a été
développée par A. Gauzzi et est maintenant opérationnelle.
IIIa2.1 Etude du transport suivant l'axe c et des fluctuations de résistivité
dans les cuprates et les superréseaux à base de cuprates.
B. Leridon, A. Defossez, J. Dumont, J. P. Contour (départ janvier
1996)
C95/05, C96/03, C97/03
Lors du rapport d'activité établi en 1996, nous avions
décrit nos travaux sur les monocristaux de Bi2Sr2CaCu2O8. Nous sommes
ensuite passés à l'étude des superréseaux (YBa2Cu3O7)M/(PrBa2-xCu3GaxO7)N
fabriqués par ablation laser pulsée au sein de l'unité
mixte de recherche 137 par l'équipe de Jean Pierre Contour.
Ici PrBaCuO dopé au Ga est isolant et peut être déposé
en très petite épaisseur contrôlée (quelques
paramètres de maille) afin de réaliser une barrière
"tunnel".
Nous avons développé une technique de mesure suivant
l'axe c, qui consiste à graver des couches orientées suivant
l'axe c par érosion ionique de manière à réaliser
des structures de l'ordre d'environ 40 mm de large et de 1000 Å de
hauteur. Nous déposons ensuite un isolant (SrTiO3 amorphe)
autour de ces structures et nous venons reprendre des contacts d'Au au
sommet du "mesa" ainsi défini. Ces contacts étant séparés
électriquement, nous sommes capables de mesurer par une véritable
mesure "quatre points" le transport suivant l'axe c dans des structures
de quelques microns de large. La technologie de photolithographie
ainsi que la gravure ionique sont effectuées dans l'unité
mixte de recherche 137 Thomson-CSF/CNRS par Brigitte Leridon.
Nous avons donc mesuré des échantillons d'YBaCuO et de
superréseaux (YBa2Cu3O7)M/(PrBa2-xCu3GaxO7)N (M=7,N=2) suivant l'axe
c et observé un comportement majoritairement dominé par le
flux-flow. Nous avons décidé de diminuer le diamètre
des mesas (vers quelques microns) afin de travailler avec des courants
de mesure plus faibles et d'essayer de créer dans les superréseaux
en particulier les conditions d'un transport dominé par le courant
Josephson. En faisant varier l'épaisseur des couches de PrBaCuGaO
dans les superréseaux nous pourrons comprendre le mode de transport
(tunnel, états localisés ou effet de proximité) dans
PrBaCuGaO.
Dans le matériau pur, nous cherchons à caractériser
mieux le couplage entre plans CuO2. Tout récemment, nous avons réalisé
par photolithographie et gravure ionique des mesas de 4*4 mm2, 5 mm de
diamètre et 4*8 mm2 avec report de contacts dans YBa2Cu3O7 pur orienté
axe c. Nous devrions les mesurer très prochainement. Malheureusement,
ces échantillons, réalisés par ablation laser pulsée,
présentent de nombreux défauts de surface (gouttelettes,
excroissances) de dimension typique 1 mm et de séparation quelques
mm et nous craignons que ces défauts - s'ils existent également
en profondeur - ne puissent compromettre les mesures d'effet Josephson
intrinsèque ou du moins intervenir dans le mode de transport suivant
l'axe c.
Nous envisageons donc appliquer notre technique de mesure à
des films minces présentant moins de défauts.
Nous souhaitons également étendre cette étude
aux couches minces de BiSrCaCuO 2212 et aux superréseaux BSCCO 2212/2201
fabriqués par Hélène Raffy à Orsay et nous
avons commencé à développer une technologie analogue
sur ces matériaux.
Modélisation théorique
Nous avons également mené un travail de modélisation
du transport suivant l'axe c en utilisant comme point de départ
le modèle développé initialement par J. Labbé
et J. Bok (Labbé and Bok 1987) puis par J. Bok, L. Force et J. Bouvier
(Bok and Force 1991; Bok, Bouvier et al. 1995; Bouvier and Bok 1995) basé
sur un modèle d'électrons itinérants dans des plans
CuO2 bidimensionnels donc comportant une singularité de van Hove.
Pour différentes symétries du paramètre d'ordre,
nous avons calculé la dépendance en température du
courant critique en supposant un transport de type tunnel Josephson.
Ces résultats devraient nous permettre de confronter ce modèle
à nos expériences.
Etude des fluctuations de résistivité dans les superréseaux
YBaCuO/PrBaCuO
Nous menons également actuellement une étude sur les
fluctuations de résistivité au dessus de Tc dans les superréseaux
YBaCuO/PrBaCuGaO . En faisant varier le couplage entre les couches
supraconductrices, nous pouvons faire varier la dimensionalité du
système, nous cherchons donc à observer les variations de
conductivité entre les régimes 2D et 3D interprétées
par les théorie d'Azlamazov-Larkin et de Maki-Thomson.
Notre méthode consiste à réaliser différentes
géométries d'injection du courant dans des pistes de 100
mm de large et 1mm de long par photolithographie et gravure chimique.
Nous sommes ainsi en mesure de tester si les courants étudiés
sont bien uniformément répartis en profondeur dans
l'échantillon et circulent bien selon les plans ab.
Dans YBaCuO pur, nous observons que les fluctuations de résistivité
au-dessus de Tc sont bien décrites par un modèle de type
Lawrence-Doniach, et nous n'avons pas besoin de l'existence d'un terme
de type Maki-Thomson pour décrire le comportement 2D/3D. En
choisissant un paramètre de maille de 11.7 Å et une longueur
de cohérence à température nulle de 1.5 Å, nous
obtenons une courbe pratiquement superposée à nos mesures
expérimentales sans aucun paramètre ajustable supplémentaire
(voir figure 1). L'échantillon d'YBaCuO étudié
présente une résistivité à 100 K de 80 mW/cm
ce qui est à comparer à la meilleure valeur obtenue pour
un monocristal de 50 mW/cm. Nous avons commencé une étude
similaire sur (YBa2Cu3O7)M/(PrBa2-xCu3GaxO7)N (M=7,N=7) puis
(M=7, N=14) dont nous sommes en train d'interpréter les résultats.
Perspectives
Nous avons deux études expérimentales différentes
en cours qui devraient être achevées d'ici l'été
1998. Elles feront partie de la thèse d'Arnaud Défossez qui
sera soutenue à l'automne 1998.
Figure 1: Comparaison entre théorie de Lawrence-Doniach
(trait plein) et mesures expérimentales (points) pour un film mince
d'YBaCuO.
A partir du milieu de l'année 1998, nous souhaitons nous consacrer
à l'étude du transport suivant l'axe c de manière
plus systématique:
- Sélectionner des films minces en fonction de leur faible teneur
en défauts afin de mesurer un transport intrinsèque
- Utiliser des cuprates différents (BiSrCaCuO) afin d'établir
des comparaisons entre matériaux
- Mesurer les fluctuations de résistivité suivant l'axe
c
- Réaliser des jonctions tunnel suivant l'axe c par technologie
planaire (tricouche) et effectuer des mesures sous champ magnétique
et sous irradiation
- Etudier le transport dans PrBaCuO
Parallèlement, nous souhaitons développer la compréhension
des supraconducteurs bidimensionnels d'un point de vue théorique:
couplage Josephson, sélectivité en k du transport, dimensionalité
des fluctuations, contributions du terme de Maki-Thomson, etc.
IIIa2.2 Propriétés électrodynamiques des
cuprates supraconducteurs:
J. Bok, A. Gauzzi (départ février 97), J.P. Contour,
J. Le Cochec, G. Lamura
P96/03, A96/03, C95/06, C95/10
IIIa2.3 Introduction
Notre groupe étudie la réponse linéaire d'un supraconducteur
placé dans l'état de Meissner à une excitation électromagnétique.
Le supraconducteur réagit à cette perturbation en expulsant
le champ électromagnétique qui ne pénètre dans
le matériau que sur une distance appelée la longueur de London.
Cette dernière est reliée à la densité superfluide
c'est à dire à la fraction d'électrons supraconducteurs.
L'onde est également partiellement absorbée en raison des
interactions entre les photons et les électrons normaux.
La dépendance en température de la longueur de pénétration
de London (l) est reliée au spectre des excitations du système
à basse température et renseigne donc sur la symétrie
du gap supraconducteur qui est toujours controversée dans les cuprates
à haute température critique.
Axes de recherche
A. Gauzzi et J. Bok ont proposé un modèle tridimensionnel
qui explique les différents comportements "sans gap" ou "conventionnel"
observés dans les cuprates en tenant compte du couplage Josephson
entre deux plans CuO2 adjacents. Notre objectif sur le plan expérimental
est d'étudier des composés à un plan CuO2 par maille
élémentaire tels que Tl2Ba2CuO6 (Tl2201) ou La2-xSrxCuO4
pour lesquels est attendue une allure exponentielle de l, ainsi que des
composés à deux plans CuO2 adjacents par maille tels que
YBa2Cu3O6+x qui a déjà montré un comportement
linéaire de l à basse température caratéristique
de l'absence de gap. Toujours dans cette optique, nous disposons d'une
série de couches minces YBa2Cu3O6+x de 4 à 10 cellules élémentaires
qui permettra de mieux comprendre l'influence de la troisième dimension
dans les cuprates.
Dans ce qui suit nous présentons le principe de la mesure de
l.
Détermination de l par la méthode dite "single coil"
Le supraconducteur est couplé électromagnétiquement
à une bobine placée dans un circuit résonant. La fréquence
de résonance est mesurée à l'aide d'un oscillateur
marginal qui permet de suivre ses variations en fonction de la température.
Ces variations donnent accès au comportement de l'impédance
de surface Z du supraconducteur à basse température. La partie
imaginaire de Z est reliée grâce à une modélisation
simple à l, tandis que la partie réelle de Z mesure la dissipation
due aux interactions entre photons et quasiparticules ainsi que la dissipation
due à la dynamique des vortex.
Cette méthode a l'avantage d'être applicable aussi bien
aux monocristaux qu'aux couches minces.
Avancée du projet et perspectives
Notre méthode est actuellement en cours d'optimisation. Ces
derniers mois ont permis d'éclaircir le rôle de la dilatation
thermique, de la géométrie de l'échantillon et de
la qualité de la surface. Des progrès très importants
ont été faits concernant la stabilité et le background
du dispositif expérimental.
L'utilisation dans les prochains mois d'une bobine photolithographiée
miniature où le couplage inductif a été optimisé
permettra d'accroître considérablement la précision
et la résolution de la mesure de l.
IIIa3 Supraconducteurs dopés
Responsable : M. NICOLAS-FRANCILLON
Chercheur permanent : 1 (M. NICOLAS-FRANCILLON)
Visiteurs : 2 (F. MAURY, B. METTOUT)
Thèses soutenues : 1 (K. SAUV)
Publications : 8
Participations à des congrès : 7
Contrats : - DRET "Elaboration, caractérisation d'études
physiques de supraconducteurs dopés aux alcalins"
Responsable scientifique : Mme Nicolas
1 octobre 1994 au 30 septembre 1995
Principaux résultats :
Système YBa2Cu3-xLixOz - La substitution du cuivre par
le lithium induit l’apparition de moments magnétiques dans la matrice
non magnétique dont la valeur dépend du site occupé.
Lorsque Li+ est dans les chaînes, le moment rapporté au lithium
est de 1.1 mB , indépendant de la concentration tant que x
< 0.3 et les plans CuO2 sont progressivement découplés.
Lorsque Li+ est dans les plans, le Knight shift de 7Li+, lié à
la susceptibilité de Pauli locale, varie avec la température
d’une façon logarithmique, variation due au caractère 2D
du matériau.
IIIa3.1 Propriétés magnétiques et de transport
des supraconducteurs dopés
P94/07, P95/04, P95/05, P96/04, P97/10, A94/04, A94/05, A97/04, A97/05,
C95/02, C95/08, C97/02
Les dopages dans les matériaux de la famille des cuprates
supraconducteurs, s’ils sont judicieusement choisis, peuvent permettre
d’observer différents effets de découplages : découplage
des grains, découplage des plans, découplage des paires,
si on est dans l’état supraconducteur (problèmes que nous
avons largement étudiés avec H , In, Pd, Co, Ni et autres
dopants). Mais ils peuvent aussi permettre d’avoir une idée plus
claire sur les propriétés de l’état normal qui sont
encore mal comprises. En effet, d’une part le rôle joué par
le magnétisme lié aux effets d’hybridation plus ou moins
complexes entre les niveaux 3d du cuivre et 2p de l’oxygène des
plans CuO2 est encore obscur, d’autre part le mécanisme de couplage
interplans n’est pas compris. Parmi les nombreux dopants A que nous avons
étudiés dans YBa2Cu3-xAxOz , le lithium qui se substitue
soit au cuivre des plans soit à celui des chaînes, s’est avéré
être le plus intéressant car bien que non magnétique,
il induit des effets magnétiques dans la phase normale que nous
avons été les premiers à mettre en évidence
au moyen de techniques variées (RMN du 7Li, aimantation). La synthèse
des échantillons qui sont relativement délicats à
élaborer, est effectuée au laboratoire après optimisation
des conditions de préparation. Les matériaux (0 < x <
0.6), sont caractérisés tant du point de vue de la structure
cristallographique (recherche de phases parasites ; affinement des paramètres)
que du point de vue de la composition (analyses quantitative du cuivre,
du lithium, de l’oxygène) en collaboration avec d’autres laboratoires
de l’ESPCI.
En ce qui concerne la phase supraconductrice, nous avons montré
que la substitution du cuivre par le lithium diminue la température
critique et fait chuter la densité de courants critiques en augmentant
le domaine de réversibilité dans le diagramme champ-température.
[Mesures de susceptibilité alternative sous champ statique (dans
notre laboratoire à l’ESPCI), d’aimantation au SQUID (Equipe de
Ph. Monod à l’ENS)].
Dans la phase normale dont nous étudions actuellement d’une
façon intensive les propriétés résistives et
magnétiques dans tout le domaine de concentration accessible en
lithium et entre O6 et O7, nous distinguons plusieurs régimes. Les
échantillons pour lesquels x < 0.05 et z = 7 voient
le cuivre des plans préférentiellement substitué (diffraction
de neutrons- collaboration avec F. Bourée du Laboratoire Léon
Brillouin – Saclay ; RMN sur 7Li – collaboration avec J. Conard du
Laboratoire de la Matière Divisée - Orléans) ; dans
ce cas, nous trouvons que le Knight shift de 7Li varie avec la température
selon une loi logarithmique ; cette variation est interprétée
comme étant due au caractère bidimensionnel du matériau
(le Knight shift est relié à la susceptibilité de
Pauli locale) ; l’élargissement de la raie RMN observé lors
des études en température, est compris comme étant
provoqué par l’apparition de moments localisés, probablement
sur le site du lithium. Lorsque x > 0.05 le lithium semble occuper les
sites des chaînes ; on observe une diminution de la teneur en oxygène
de 1O-- par Li+ et aussi une compression de la maille. Les mesures de susceptibilité
macroscopique que nous avons effectuées sur plusieurs familles d’échantillons,
prouvent bien que ce dopage induit l’apparition de moments magnétiques
dans la matrice YBa2Cu3O7 non magnétique ; tant que x reste <
0.3 (échantillons métalliques et supraconducteurs), ce moment
effectif, s’il est localisé et rapporté au lithium, est indépendant
de x et égal à @ 1.0m B (effet d’impureté); s’il est
rapporté aux ions cuivre, il croît régulièrement
de @ 0.1m B à @ 0.4-0.5mB. Ces moments suivent une simple
loi de Curie c’est-à-dire qu’ils ne sont pas corrélés.
Pour x > 0.3, la teneur en oxygène devient < 6.6 et les échantillons
ne sont plus supraconducteurs bien que leur résistivité reste
encore dans le domaine métallique; le moment effectif /Li+ n’est
plus constant et augmente avec la teneur en lithium. Ces mêmes échantillons
traités sous argon et qui deviennent donc type O6 , ne présentent
pas l’antiferromagnétisme 3D de YBa2Cu3O6 . Par contre ils présentent
un comportement anormal lorsque l’on fait varier le champ magnétique
à température fixe en dessous d’une température caractéristique.
Nous montrons i) que ce comportement n’est absolument pas dû à
des impuretés ; ii) qu’il semble bien être une propriété
intrinsèque de ces matériaux ; iii) qu’il ne correspond
pas à un comportement type verre de spin, par exemple. Nous essayons
donc de comprendre ce nouveau phénomène et de déterminer
les facteurs pouvant l’influencer.
IIIa3.2 Projets
Le lithium s’est révélé être un dopant d’un
grand intérêt; nous pensons poursuivre cette recherche en
choisissant les alcalins de rayon d’ion plus élevé,
ce qui pourrait permettre de faire varier continûment la distance
interplans et par conséquent de modifier les couplages le long de
l’axe c.
IIIa4 Propriétés électroniques
de cuprates
Responsable : A. TROKINER
Chercheur permanent : 1 (A. TROKINER)
Visiteurs : 3 (A. YAKUBOVSKII, Y. ZHDANOV,
R. STERN)
Thèse soutenue : 1 (P. -V. BELLOT)
Publications : 10
Participation à des congrès : 22
Coopérations internationales : S. VERKHOVSKII (Ekaterinburg),
Y. ECKSTEIN (Haïfa)
Contrat: - INTAS (International Association for the promotion
of cooperation with scientists from the independent states of the former
Soviet Union).
"Isotopically pure superperfect single crystals of semiconductors"
Pr. A. Cantatero (Valence, Espagne), coordinateur, 1997-1999.
Principaux résultats
Régime surdopé
Nous avons étudié certaines propriétés
électroniques et structurales des composés (Tl,Pb)Sr2CaCu2O
qui présentent le rare avantage de pouvoir être largement
surdopés bien qu’ils possèdent deux plans conducteurs CuO2
par maille. Les propriétés étudiées par RMN
de l’isotope 17 de l’oxygène ( susceptibilité des plans conducteurs,
temps de relaxation spin-réseau) ressemblent fortement à
celles d’un liquide de Fermi contrairement au régime sous-dopé.
Entre autres, il n'y a plus de gap de spin.
Par ailleurs, l’existence de moments magnétiques, localisés
dans les plans conducteurs, a été mise en évidence
dans le régime surdopé. La nature exacte des défauts
qui sont à l’origine de ces moments magnétiques n’est pas
encore déterminée. Cependant, on peut se demander si les
baisses de Tc observées dans divers systèmes surdopés
ne sont pas amplifiées par la présence de défauts.
Phase supraconductrice
Nous avons pu montrer qu'en prenant pour sonde locale RMN les noyaux
de calcium, il était possible d'étudier le réseau
de vortex qui existe dans l'état mixte. Ces études, tout
à fait originales, puisqu'elles sont abordées pour la première
fois par cette méthode, permettent donc d'explorer l'état
mixte et ceci à des champ magnétiques bien plus élevés
que ne le permet la méthode de spectroscopie de muons qui est la
méthode locale couramment utilisée. A très basse température,
nous avons pu déduire la longueur de pénétration de
l'induction magnétique l et étudier son évolution
en fonction du dopage, dans la famille de composés enrichis en isotope
43 du calcium (Tl0,5Pb0,5)Sr2(Ca1-xYx)Cu2O7. Les résultats confirment
que dans le régime sous-dopé le nombre de paires de Cooper
croît quand la densité de porteurs de charge croît mais
que dans le régime surdopé, le nombre de paires de Cooper
diminue alors que la densité de porteurs de charge augmente.
IIIa4.1 Projets
Effet des substitutions cationiques sur le dopage.
Le but de cette étude est de mieux comprendre la relation entre
structure électronique et supraconductivité. Nous nous intéresserons
en particulier à l'effet des substitutions cationiques sur la redistribution
des charges entre les différents plans de la maille ainsi que sur
le changement de proportion entre trous mobiles responsables des propriétés
de conduction et trous non mobiles Pour cela, nous étudierons les
composés (CaxLa1-x)(Ba-1.75-xLa0.25+x)Cu3Oy qui permettent de réaliser
des substitutions cationiques hétérovalentes. En effet, en
modifiant la concentration x, on modifie le rapport La3+/Ca2+ dans les
plans Ca et le rapport La3+/Ba2+ dans les plans BaO. Les études
des propriétés locales se feront par RMN de 43Ca, elles seront
menées en parallèle avec des études de propriétés
macroscopiques (résistivité, pouvoir thermoélectrique).
Les vortex
Un des aspects qui sera développé concerne l'état
mixte. Dans le diagramme de phase champ magnétique-température
il existe une région où les vortex sont libres et le courant
critique est nul et une région où les vortex sont piégés,
cette dernière étant importante pour les applications. Par
ailleurs, la RMN permet d'étudier les vortex à des champs
magnétiques relativement hauts (12T). On peut ainsi accéder
à d’autres régions du diagramme de phase de l’état
mixte et étudier le passage 3D-2D du réseau de vortex.
IIIa5 Production Scientifique
IIIa5.1 Publications
IIIaP94/01 - J. BOK, L. FORCE
"High Tc and narrow band in fullerenes : The Anderson paradox" Molecular
Crystals and Liquid Crystals, Science and Technology Section A, 244, A353-A359
(1994)
IIIaP94/02 - J. BOK, L. FORCE
"High Tc superconductivity and electronic band structure Phase separation
in cuprate superconductors", Sigmund and Müller ed.(Springer Verlag
ed.) (1994)
IIIaP94/03 - J.P. CONTOUR
"Croissance des couches minces et des multicouches de matériaux
supraconducteurs HTc: bilan et perpectives" J. Phys. III, 4, 2159, (1994).
IIIaP94/04 - D. RAVELOSONA, C. SANT ET J.P. CONTOUR
"Croissance de PrBa2Cu3-xGaxO7 en ablation laser pulsée: application
aux superréseaux (YBa2Cu3O7)M /(PrBa2Cu3-xGaxO7)N" J. Phys. III,
4, 2173, (1994).
IIIaP94/05 - P. BERNSTEIN, J.F. HAMET, B. BLANC-GUILHON, S. FLAMENT,
C. DUBUC, J. BOK, X.Q. ZHANG, J.P. CONTOUR AND F.R. LADAN
"A mean field description of microbridges in the mixed state and application
to the physics of high critical temperature vortex flux transitors" J.
Appl. Phys., 76, 2929 (1994).
IIIaP94/06 - J.P. CONTOUR, C. SANT, D. RAVELOSONA, C. FRETIGNY, C. DOLIN,
J. RIOUX, P. AUVRAY AND J. CAULET
"Homoepitaxial growth of low roughness SrTiO3 by pulsed laser deposition:
application to YBa2Cu3O7 based thin films and superlattices" J. Cryst.
Growth, 141, 141 (1994)
IIIaP94/07 - K. SAUV, M. NICOLAS, J.L. LAFEUILLE, J. CONARD
"Lithium doping in (R.E.) Ba2Cu3O7 structural, magnetic, NMR
effects " Physica C, 223, 145 (1994)
IIIaP94/08 -.A. TROKINER, L. LE NOC, A. YAKUBOVSKII, K.N. MYKHALYOV
ET S. VERKHOVSKII
"Calcium 43 NMR study of bismuth-based superconductors" Z. fûr
Naturf. 49a, 373(1994) .
IIIaP94/09 - M. A. HEPP, P.P. MAN, A. TROKINER ET J. FRAISSARD
"Determination of quadrupolar coupling from featurless lineshapes".
Magn. Res. Chem, 32, 24 (1994).
IIIaP94/10 - A. TROKINER, L. LE NOC, A. YAKUBOVSKII, K.N. MYKHALYOV
ET S. VERKHOVSKII
"43Ca NMR investigation in Bi-based high-Tc cuprates". J. Chim. Phys
. 91, 862(1994).
IIIaP94/11 - A. TROKINER, L. LE NOC, A. YAKUBOVSKII, K.N. MYKHALYOV,
H. LÜTGEMEIER, I. HEINMAA, A. GIPPIUS, S.
VERKHOVSKII, D. GOLDSCHMIDT ET Y. ECKSTEIN.
"Structural properties of CaBaLaCu3Oy studied by NMR/NQR method" Physica
C 226, 43(1994).
IIIaP94/12 - YU. PISKUNOV, K.N. MYKHALYOV, YU. ZHDANOV, S. VERKHOVSKII,
A. YAKUBOVSKII AND A. TROKINER,
"Non Uniform hole doping of crystallographically nonequivalent CuO2
planes in Tl2223". Superconductivity: physics, chemistry, technics, 7,
1193(1994) .
IIIaP95/01 - J. BOK, J. BOUVIER
"Magnetic susceptibility of itinerant electrons and Knight shift of
Li in YBCO" Physica C 244 357-360. (1995)
IIIaP95/02 - J. BOUVIER, J. BOK.
"Gap anisotropy and van Hove singularities in high Tc superconductors"
Physica C 249 117-122. (1995)
IIIaP95/03 - C. SANT AND J.P. CONTOUR
"Growth of Bi4Cu2xV2(1-x)O11 thin films by pulsed laser deposition"
J. Cryst. Growth, 153, 63 (1995)
IIIaP95/04 - M. NICOLAS, B. METTOUT, K. SAUV
"Diamagnetism in granular La3Ba3CaCu7O6 weak-link effects " Physica
C 249 377-386 (1995)
IIIaP95/05 - Y. ZANOUN, M. NICOLAS, J.P. BURGER, M. RABII AND G. ALQUIE
"A.C. susceptibility and microwave absorption study of GdBa2-xLaxCu3O7
high temperature superconductors"
Solid state Comm., 93, (a), 71 (1995)
IIIaP95/06 - Y.GUFAN, G.VERESHKOV, P.TOLEDANO, B.METTOUT, V.LORMAN,
R.BOUZERAR
"Order parameter symmetries, phase diagrams, and physical properties
of two dimensional unconventional superconductors. I : d wave pairing superconductivity."
Phys. Rev. B 51, 9219, 9227 (avril 1995)
IIIaP95/07 - Y.GUFAN, G.VERESHKOV, P.TOLEDANO, B. METTOUT, V. LORMAN,
R. BOUZERAR
"Order parameter symmetries, phase diagrams, and physical properties
of two dimensional unconventional superconductors. II : p wave pairing
superconductivity." Phys. Rev. B 51, 9228, 9245 (avril 1995).
IIIaP95/08 - P. TOLEDANO, A. FIGUEIREDO NETO, V. LORMAN, B. METTOUT,
V.P.DMITRIEV
"Theory of the phase diagrams of lyotropic nematic and lyotropic cholesteric
systems." Phys. Rev. E 52, 5040, 5052 (novembre 1995)
IIIaP95/09 - D. MASSIOT, I. FARNAN, N. GAUTHIER, D. TRUMEAU, A. TROKINER
ET J.-P. COUTURES.
"71Ga and 69Ga nuclear magnetic study of b-Ga2O3 : resolution of four
and six fold coordinated Ga sites in static conditions". Solid State NMR
, 4, 241 (1995)
IIIaP95/10 - A. TROKINER, K.N. MIKHALEV, A. YAKUBOVSKII, P. V. BELLOT,
S. VERKHOVSKII, YU. ZHDANOV, YU. PISKUNOV, L. SHUSTOV, A. INYUSHKIN AND
A. TALDENKOV.
"17O NMR in High-Tc superconductors Tl2Ba2CaCu2Oy". Physica C
255, 204 (1995).
IIIaP95/11 - YU. PISKUNOV, K.N. MYKHALYOV, YU. ZHDANOV, S. VERKHOVSKII,
A. YAKUBOVSKII , L. SHUSTOV AND A. TROKINER.
"Non Uniform hole doping of crystallographically nonequivalent CuO2
planes in Tl2223". Superconductivity: physics, chemistry, technics, 78,
470 (1995).
IIIaP96/01 - A. DEFOSSEZ, J.P. CONTOUR, A. ABERT AND P. ZIEMANN
"Critical thickness of YBaCuO (123) epitaxial strained layers and YBaCuO
based superlattices" Z. Physik.B, 100, (1996) 185
IIIaP96/02 - A. FORTINI
"Anisotropic Thomas-Fermi screening of electron-phonon interaction
in layered two-dimensional conductors" Physica C 257 (1996) 31-45
IIIaP96/03 - A. GAUZZI, J. BOK
"Importance of out of plane dispersion of the excitation spectrum of
superconducting bilayers with Josephson coupling" J. Superconductivity,
vol. 9, n°5 (1996)
IIIaP96/04 - K. SAUV, J. CONARD, M. NICOLAS-FRANCILLON, F. BOUREE
"Resistivity and local susceptibility by 7Li NMR in YBa2Cu3-xO7±dLix"
Physica C 273 (1996), 49
IIIaP97/01 - B. LERIDON
"Josephson noise in quasiparticle mixers" J. Appl. Phys. 81 (7) (1997)
3243-3247
IIIaP97/02 - B. LERIDON, P. FEBVRE, S. GEORGE, P. FEAUTRIER AND W.R.
MCGRATH
"Experimental evidence of Josephson noise in superconductor-insulator-superconductor
quasiparticle mixers" J. Appl. Phys. 82 (6) (1997) 3024-3027
IIIaP97/03 - J. BOK AND J. BOUVIER.
"Tunneling in anisotropic gap supraconductors." Physica C 274,
(1997) 1-8
IIIaP97/04 - J. BOK AND J. BOUVIER.
"Comment on the paper of S. Dorbolo et al, Physica C 267 (1996) 24-30
entitled : Influence of van Hove singularity" Physica C 276 (1997) 173-174
IIIaP97/05 - B. METTOUT, P. TOLEDANO, H. VASSEUR AND A. FIGUEIREDO NETO
"Symmetry-breaking interface undulation for reconstructive phase transitions
in complex fluids" Phys. Rev. Lett. 78, n° 18 (1997)
IIIaP97/06 - J. BOUVIER, J. BOK
"The van Hove scenario of high Tc superconductors : the effect of doping"
Physica C 288 (1997) 217-225
IIIaP97/07 - J. BOUVIER, J. BOK
"The van Hove singularity and « pseudo-gap » in HTSC" Journal
of Superconductivity, 10, n° 6 (1997)
IIIaP97/08 - S. PRAKASH
"Anisotropy of gap parameter in cuprate superconductors" J. Phys. I
France 7 (1997) 611-620
IIIaP97/09 - S. PRAKASH
"Gap parameter in cuprate superconductors" New Age International Ltd.,
New Delhi, (1997)
IIIaP97/10 - M. NICOLAS-FRANCILLON, F. MAURY, R. OLLITRAULT
"Magnetic properties and metal-non metal transition in the YBa2Cu3-xLixOz
system" Physica C, 282-287 (1997) 451-452
IIIaP98/01 - P.V. BELLOT, A. TROKINER, Y. ZHDANOV, A. YAKUBOVSKII.
"43Ca NMR in Solid State". J. Chim. Phys. , 95, 280 (1998).
IIIaP98/02 - YU.V. PISKUNOV, K.N. MIKHALEV, YU.I. ZHDANOV, A.P. GERASHENKO,
S.V. VERKHOVSKII, K.A. OKULOVA, E.YU. MEDVEDEV, A.YU. YAKUBOVSKII, L.D.
SHUSTOV, P.V. BELLOT AND A. TROKINER.
"Influence of the doping level on the charge distribution among the
non equivalent CuO2 layers in Tl2Ba2Ca2Cu3O10-d : A NMR study". Physica
C (sous presse 1998) .
IIIa5.2 Congrès avec actes (en gras les conférences
invitées)
IIIaA94/01 - G. HAUCHECORNE, A.C. BOCCARA, J. BOK, J.P. CONTOUR,
J. DEMOMENT, J.P. ROGER, H. RAFFY AND A. SACUTO
"Current induced optical birefringence in superconducting YBaCuO (123)
and BiSrCaCuO (2212) thin films"
Physica C, 235-240 (1994) 2099, M2S HTSC-IV, Grenoble, juillet 1994
IIIaA94/02 - D. RAVELOSONA, C. FOURNAUX, J.P. CONTOUR AND N. BONTEMPS
"Magnetization measurements and irreversibility lines in (YBa2Cu3O7)M/(PrBa2Cu3-xGaxO7)N
superlattices"
Physica C, 235-240 (1994) 2721, M2S HTSC-IV, Grenoble, juillet 1994
IIIaA94/03 - M. GOLOSOVSKY, M. TSINDLEKL, H. CHAYET, D. DAVIDOV, N.
BONTEMPS, S. CHOCRON, E. ISKEVITCH, B. BRODSKII AND J.P. CONTOUR
"Anisotropic magnetic field-dependent surface resistance of YBCO films"
Physica C, 235-240, (1994) 3147
IIIaA94/04 - K. SAUV, J. CONARD, M. NICOLAS
"Modification of the cuprate superconducting properties by Li+ doping
: resistivity and NMR"
Physica C, 235-240, (1994) 1731, M2S HTSC-IV, Grenoble, juillet
1994
IIIaA94/05 - M. RABII, G. ALQUIE, Y. ZANOUN, M. NICOLAS, J.P. BURGER
"Microwave absorption in the high temperature superconductor Bi2Sr2Ca1-xGdxCu2O8"
Physica C, 235-240, (1994), M2S HTSC-IV, Grenoble, juillet 1994
IIIaA94/06 - L. LE NOC, A. TROKINER, J. SCHNECK, A-M. POUGNET, D. MORIN
ET H. SAVARY.
"Spin susceptibility behaviour in the Bi2Sr2Can-1CunO2n+4 compounds
: from underdoped to overdoped regime".
M2S-HTSC-, Grenoble (1994), Physica C 235-239 1703-1704 (1994)
IIIaA95/01 - J. BOK, J. BOUVIER AND L. FORCE
"Electronic structure and high Tc superconductivity: an itinerant electron
approach.
Workshop "Electronic structure and high Tc superconductivity: an itinerant
electron approach"
Herzliah, Israël, " 1-3 mai 1995. Voir ouvrage pour la publication
IIIaA96/01 - A. ABERT, J.P. CONTOUR, A. DEFOSSEZ, D. RAVELOSONA, W.
SCHWEGLE, P. ZIEMANN
"Critical thickness of YBaCuO (123) strained thin films and superlattices
grown by pulsed laser"
Appl. Surf. Sci., 96-98 (1996) 703, E-MRS, Strabourg, mai 1995
IIIaA96/02 - J. BOK AND J. BOUVIER
"Gap anisotropy and van Hove singularities in high Tc superconductors"
SPIE 96’s West Photonics, Vol. 2696, (1996), SPIE’s International Symposia
of San José, San José (U.S.A.) 27 janvier - 2 février
1996
IIIaA96/03 - A. GAUZZI, J. BOK, J.P. CONTOUR, M. DROUET, D. RAVELOSONA
"Enhancement of transition broadening by elastic strain in superconducting
YBa2Cu3O7 ultra-thin films and YBa2Cu3O7/PrBa2Cu3-xGaxO7 superlattices"
SPIE 96’s West Photonics, Vol. 2696, (1996), SPIE’s International Symposia
of San José, San José (U.S.A.) 27 janvier - 2 février
1996
IIIaA96/04 - K. MIKHALEV, Y. PISKUNOV, YU. ZHDANOV, S. VERKHOVSKII,
A. YAKUBOVSKII AND A. TROKINER.
"Spin susceptibility of unequivalent CuO layers in the normal state
of Tl2Ba2Ca2Cu3Oy with different Tc".
Czech J Phys 46, 1131 (1996).
IIIaA97/01 - J. BOK, J. BOUVIER
"High Tc superconductors : the van Hove scenario, a review"
Physica C 282-287 (1997) 294-298, Proceedings of M2S-HTSC-V (1997),
5th International Conference on Materials & Mechanisms of Superconductivity
High-Temperature Superconductors (M2S-HTSC V), Pékin (Chine) 29
février - 4 mars 1997
IIIaA97/02 - J. BOUVIER AND J. BOK
"The van Hove scenario of high Tc superconductors : the effect of doping"
Physica C 282-287 (1997) 1665-1666, Proceedings of M2S-HTSC-V (1997),
M2S-HTSC V, Pékin
IIIaA97/03 - J. DURRELL, G. HAUCHECORNE, J. BOK, J. BOUVIER, A.C BOCCARA,
J.P. CONTOUR AND J.P. ROGER
"Study of the birefringence by optical reflectivity in YBa2Cu3O7 and
its variation with a superconducting current."
Physica C 282-287 (1997) 1025-1026, Proceedings of M2S-HTSC-V (1997),
M2S-HTSC V, Pékin
IIIaA97/04 - M. NICOLAS-FRANCILLON, F. MAURY, R. OLLITRAULT
"Magnetic properties and metal-non metal transition in the YBa2Cu3-xLixOz
system"
Physica C 282-287 (1997) 451-452
Proceedings of M2S-HTSC-V (1997), M2S-HTSC V, Pékin
IIIaA97/05 - M. NICOLAS-FRANCILLON, J. CONARD, K. SAUV, F. MAURY, P.
LEGEAY
"Normal state properties of lithiated YBa2Cu3O7-x samples"
J. Low Temperature Physics, 107 (5-6) (1997) International Conference
on Physics and Chemistry of Molecular and oxide superconductors, Karlsruhe
(Allemagne), août 1996
IIIaA97/06 - P.-V. BELLOT, A. TROKINER, A. YAKUBOVSKII ET L. SHUSTOV.
"Intinsic localized magnetic moments in overdoped high-Tc cuprates
(Tl1-xPbx)Sr2CaCu2O probed by 17O NMR".
M2S-HTSC-V, Beijing, Chine (1997), Physica C 282-287 1357-1358 (1997
IIIaA97/07 - P.-V. BELLOT, A. TROKINER, Y. ZHDANOV, A. YAKUBOVSKII,
S.VERKHOVSKII, S. ZAGOULAEV AND P. MONOD..
"Magnetic properties of High-Tc oxides by 17O NMR and SQUID measurements
: from overdoped superconductor to heavily overdoped metal".
M2S-HTSC-V, Beijing, Chine (1997), Physica C 282-287 1359-1360 (1997
IIIaA97/08 - Y. PISKUNOV, A. GERASCHENKO, K. MIKHALEV, YU. ZHDANOV,
S. VERKHOVSKII, A. YAKUBOVSKII, A. TROKINER AND P.-V. BELLOT
"Electric field gradient and hole concentration in nonequivalent CuO2
layers of Tl2Ba2Ca2Cu3O10-d
with different Tc".
M2S-HTSC-V, Beijing, Chine (1997), Physica C 282-287 1361-1362 (1997
IIIa5.3 Congrès sans actes (en gras les conférences invitées)
IIIaC94/01 - J. BOK
"Can high temperature superconductivity be explained by the electronic
structure of the cuprates ?"
14th General Conference GCCMD-14, Madrid, 28-31 mars 1994
IIIaC94/02 - J.P. CONTOUR
"Revue critique des techniques d'élaboration et d'analyse in
situ des films et des multicouches de supraconducteurs à haute température
critique"
GDR "Supraconducteurs": Elaboration de Matériaux et dynamique
des vortex- Roscoff, mai 1994
IIIaC94/03 - D. RAVELOSONA, C. SANT, C. FOURNEAUX, N. BONTEMPS ET J.P.
CONTOUR
"Mesure d'aimantation et ligne d'irréversibilité dans
les superréseaux YBaCuO/PrBaCuGaO."
GDR "Supraconducteurs, Roscoff, mai 1994
IIIaC94/04 - J.P. CONTOUR P. STAIB
"Analyse des défauts de croissance épitaxiale par microscopie
de photoémission"
10 ème séminaire du Comité EJM du GFCC, St Aygulf,
juin 1994
IIIaC94/05 - D. RAVELOSONA, A. DEFOSSEZ ET J.P. CONTOUR
"Superréseaux contraints (YBa2Cu3O7)M/(PrBa2Cu3-xGaxO7)N préparés
en épitaxie par ablation laser pulsée"
10 ème séminaire du Comité EJM du GFCC, St Aygulf,
juin 1994
IIIaC94/06 - G. HAUCHECORNE, A.C. BOCCARA, J. BOK, J.P. CONTOUR, J.
DEMOMENT, J.P. ROGER, H. RAFFY AND A. SACUTO.
"Mesure de la biréfringence optique de films minces supraconducteurs
YBaCuO (123) et BiSrCaCuO (2212) soumis à de forte densité
de courant."
Journées du GDR "Supraconducteurs", Nice, 1995
IIIaC94/07 - A. YAKUBOVSKII, L. SHUSTOV, TROKINER, S. VERKHOVSKII, K.N.
MYKHALYOV AND YU. ZDANOV.
"Real structure ans electronic properties of thallium-based high-Tc
superconductors as seen by rare isotope 43CaNMR".
12th Experimental NMR Conference , Oulu, Finland (1994).
IIIaC94/08 - A. CARRINGTON, C. AYACHE, L. LE NOC, A. TROKINER, J. SCHNECK
AND A.-M. POUGNET
"Doping level in Bi based (n=1, 2, 3) Cuprates : A Comparison between
Thermoelectric Power and Local Susceptibility"
M2S –HTSC-IV, Grenoble (1994).
IIIaC94/09 - L. LE NOC, A. TROKINER, A. YAKUBOVSKII, K.N. MYKHALYOV
ET S. VERKHOVSKII.
"43Ca NMR study of the spin susceptibility in the BiSrCaCuO cuprates"
M2S-HTSC-IV, Grenoble (1994).
IIIaC94/10 - K.N. MYKHALYOV, YU. PISKUNOV, YU. ZHDANOV, S. VERKHOVSKII,.A.
TROKINER, A. INYUSHKIN, A. TALDENKOV, L. SHUSTOV AND A. YAKUBOVSKII,
"Knight shift of nonequivalent positions of copper and oxygen in TlBaCaCuO"
27th Congress AMPERE on Magnetic Resonance. Kazan (1994)
IIIaC94/11 - A.TROKINER
"Etude par RMN de 17O et 43Ca de propriétés électroniques
dans les oxydes supraconducteurs".
Sixième Réunion de Travail sur la Résonance Magnétique
Nucléaire dans les Solides "Méthodologie RMN : de la théorie
à l'application" Eveux (1994).
IIIaC94/12 - N. GAUTHIER, D. MASSIOT, I. FARNAN, D. TRUMEAU, A. TROKINER
ET J.-P. COUTURES
"RMN Haute résolution du gallium sur des composés oxydes"
Sixième Réunion de Travail sur la Résonance Magnétique
Nucléaire dans les Solides "Méthodologie RMN : de la théorie
à l'application" Eveux (1994).
IIIaC94/13 - P.-V. BELLOT, A. TROKINER, A. YAKUBOVSKII, K.N. MYKHALYOV
ET S. VERKHOVSKII.
"Oxyde Supraconducteur(Tl,Pb)Sr2CaCu2O7 Etude par RMN de 17O et 43Ca".
Sixième Réunion de Travail sur la Résonance Magnétique
Nucléaire dans les Solides "Méthodologie RMN : de la théorie
à l'application" Eveux (1994).
IIIaC95/01 - J. BOK
"Electronic structure of the cuprates and high Tc superconductivity
: singularities and nesting
Workshop on high-temperature superconductivity : Physical properties
and mechanisms"
Miami (U.S.A.) janvier 1995
IIIaC95/02 - K. SAUV, J. CONARD, M. NICOLAS
"Modification of the cuprate superconducting properties by Li+
doping : resistivity and NMR"
GFECI 95, Mont Ste Odile, mars 1995
IIIaC95/03 - J.P. CONTOUR, B. SENFTINGER, P. STAIB
"Analyse de la surface des substrats GaAs et InP {110} prêts
à l'épitaxie par microscopie de photoémission"
11ème séminaire du Comité EJM du GFCC, St Aygulf,
mai 1995
IIIaC95/04 - J.P. CONTOUR, A. ABERT, A. DEFOSSEZ, D. RAVELOSONA
"Epaisseur critique des films minces YBaCuO et des superréseaux
YBaCuO/PrBaCuGaO"
11ème séminaire du Comité EJM du GFCC, St Aygulf,
mai 1995
IIIaC95/05 - F.X. REGI, J. SCHNECK, B. LERIDON, M. DROUET, F.R. LADAN
"Series array of intrinsic Josephson junctions in mesas patterned on
(Bi,Pb)2Sr2CaCu2Oy single crystals"
International Conference on Applied Superconductivity, - Edimburgh
(Grande Bretagne), juillet 1995
IIIaC95/06 - A. GAUZZI, J.P. CONTOUR, M. DROUET, D. RAVELOSONA
"Mesures d'impédance de surface à radio-fréquence
de superréseaux contraints YBa2Cu3O7/PrBa2Cu3-xGaxO7 par une technique
single coil"
Colloque "Nouveaux matériaux et mesures des paramètres
physiques fondamentaux" Journées du GDR "Supraconducteurs", Fontevraud,
octobre 1995
IIIaC95/07 - D. RAVELOSONA, J.P. CONTOUR, M. DROUET
"Propriétés structurales et physiques de superréseaux
contraints YBaCuO/PrBaCuGaO"
Journées du GDR "Supraconducteurs", Fontevraud, octobre 1995
IIIaC95/08 - K. SAUV, J. CONARD, M. NICOLAS-FRANCILLON, F. BOURREE
"Résistivité et susceptibilité locale (RMN sur
7Li) dans YBa2Cu3(Lix)O7±d"
Journées du GDR "Supraconducteurs", Fontevraud, octobre 1995
IIIaC95/09 - J.P. CONTOUR, B. SENFTINGER, P. STAIB
"Substrate and growth defects analysis by photoelectron emission microscopy"
ECASIA, Montreux (Suisse), octobre 1995
IIIaC95/10 - A. GAUZZI, J. BOK, J.P. CONTOUR, M. DROUET, D. RAVELOSONA
"Strain-induced broadening of superconducting transition in YBaCuO
ultra-thin films and YBaCuO/PrBaCuGaO superlattices"
15th General Conference of the Condensed Matter Division of EPS, Baveno-Stresa
(Italie), avril 1995
IIIaC95/11 - A. TROKINER
"17O and 43Ca NMR study of strongly overdoped thallium based compounds".
Réunion allemande NMR/NQR/ESR in High-Tc compounds, Jülich
(1995).
IIIaC95/12 - P.-V. BELLOT, A. TROKINER, A. YAKUBOVSKII, K.N. MYKHALYOV
ET S. VERKHOVSKII.
"17O and 43Ca NMR in heavily doped thallium based oxides"
Réunion du Réseau Européen "Low energy excitations
in HTC Superconductors" Parme (1995).
IIIaC95/13 - P. -V. BELLOT, A. TROKINER ET A. YAKUBOVSKII
"Etude d'oxydes supraconducteurs Tl1212 par RMN"
Colloque GDR Supraconducteurs : "Matériaux nouveaux et grandeurs
fondamentales" Fontevraud(1995).
IIIaC95/14 - P. -V. BELLOT, A. TROKINER ET A. YAKUBOVSKII
"Application de la RMN à l'étude de matériaux
supraconducteurs".
Réunion du Réseau RMN du Solide du Grand Bassin Parisien,
Paris (1995).
IIIaC96/01 - J. BOK, J. BOUVIER, L. FORCE
"Singularités de van Hove et propriétés physiques
fondamentales des supraconducteurs à HTC"
GDR "Supraconducteurs", Caen, mai 1996
IIIaC96/02 - J. BOUVIER
"Calcul de l'anisotropie du gap et ses conséquences sur les
propriétés physiques fondamentales des supraconducteurs"
GDR "Supraconducteurs", Caen, mai 1996
IIIaC96/03 - A. DEFOSSEZ, B. LERIDON, M. DROUET, F.R. LADAN, J. SCHNECK
"Interaction hyperfréquence due à l'effet Josephson intrinsèque
dans (Bi2-xPbx)Sr2CaCu2O8"
GDR "Supraconducteurs", Caen, mai 1996
IIIaC96/04 - A. GAUZZI, J.L. REVERCHON, J. BOK
"Comportement conventionnel de l(T) à basse température
dans le composé à un seul plan CuO2 La1.85Sr0.15CuO4"
GDR "Supraconducteurs", Caen, mai 1996
IIIaC96/05 - A. GAUZZI
"Materials aspects of high-Tc superconductivity : 10 years after the
discovery"
Delphes (Grèce), août 1996
IIIaC96/06 - P. -V. BELLOT, A. TROKINER, A. YAKUBOVSKII ET L.
SHUSTOV
"Etude de l'état mixte par RMN du calcium 43Ca".
Colloque GDR Supraconducteurs : "Théorie -Vortex - Applications",
Caen (mai 1996).
IIIAC96/07 - A. TROKINER
"RMN du solide à très basse température".
Réunion de RMN du Solide, Bruker, Villeneuve d'Asq (mars 1996).
IIIaC96/08 - J. BLANCHARD, C. SANCHEZ, P.- V. BELLOT ET A. TROKINER
"Etude de réactions d'hydrolyse-condensation du butoxyde de
titane".
Congrès de la Société Française de Chimie
ENSCP, Paris (1996).
IIIaC96/09 - P.-V. BELLOT, A. TROKINER, A. YAKUBOVSKII ET L. SHUSTOV
"Mise en évidence de défauts et localisation de ces défauts
par RMN de 17O dans un oxyde supraconducteur".
Septième Réunion de Travail sur la Résonance Magnétique
Nucléaire dans les Solides "Méthodologie RMN : du spin au
matériau" Eveux (1996).
IIIaC97/01 - J. BOUVIER, J. BOK
"The van Hove scenario of high Tc superconductors : the effect of doping"
G.D.R. Supraconducteurs, Gif /Yvette, juin 1997
IIIaC97/02 - F. MAURY, M. NICOLAS-FRANCILLON, R. OLLITRAULT, M. NANOT
"Propriétés magnétiques de l'état normal
de YBa2Cu3-xLixOz"
G.D.R. Supraconducteurs, Gif /Yvette, juin 1997
IIIaC97/03 - B. LERIDON, A. DEFOSSEZ, J.M. SIXDENIERS
"Etude d'empilement de jonctions réalisées à partir
de superréseaux YBaCuO/PrBaCuGaO"
G.D.R. Supraconducteurs, Gif /Yvette, juin 1997
IIIaC97/04 - J. BOUVIER, J. BOK
"The van Hove scenario of high Tc superconductors : the effect of doping,
the effect of the screening, and the pseudogap"
"Gap symmetry and fluctuations in high Tc superconductors" NATO ASI,
J. Bok, directeur, Cargèse France, septembre 1997
IIIaC97/05 - P.-V. BELLOT, A. TROKINER ET A. YAKUBOVSKII
"Moments magnétiques localisés détectés
par RMN de 17O dans le régime surdopé"
GDR Supraconducteur " Fluctuations Thermiques et Quantiques et
Matériaux, du sous-dopé au sur-dopé" Gif sur Yvette
(1997).
IIIaC97/06 - A. TROKINER, P.-V. BELLOT, Y. ZHDANOV ET A. YAKUBOVSKII
"RMN de l’isotope 43 du Calcium dans l’état solide"
GERM (Groupe d’Etude par Résonance) XV, Oléron (1997).
IIIa5.4 Articles publiés dans des ouvrages
IIIaO96/01- J. BOK, J. BOUVIER AND L. FORCE
"Electronic structure and high Tc superconductivity: an itinerant electron
approach."
published in "Coherence effects in HTc superconductors" edited by G.
Deutscher and A. Revcolevschi, World Scientific Publishing Company (1996).
Workshop "Electronic structure and high Tc superconductivity: an itinerant
electron approach" Herzliah, Israël, " 1-3 mai 1995
IIIaO98/01 - J. BOUVIER AND J. BOK
"Superconductivity in the cuprates, the van Hove scenario : a review"
to be published in "The Gap Symmetry and Fluctuation in High Temperature
Superconductors" edited by J. Bok and G. Deutscher, Plenum Publishing Corporation
(1998)
"Gap symmetry and fluctuations in high Tc superconductors" NATO ASI,
Cargèse, 1-13 septembre 1997
IIIaO98/02 - J. LESUEUR, B. LERIDON, M. APRILI, X. GRISON
"Tunneling in high Tc superconducting cuprates
to be published in "The Gap Symmetry and Fluctuation in High Temperature
Superconductors" edited by J. Bok and G. Deutscher, Plenum Publishing Corporation
(1998)
"Gap symmetry and fluctuations in high Tc superconductors" NATO ASI,
Cargèse, 1-13 septembre 1997
IIIaO98/03 - A. TROKINER
"NMR in the normal state of cuprates".
To be published in " The Gap Symmetry and Fluctuation in High Temperature
Superconductors " edited by J. Bok, G. Deutscher and D. Pavuna, Plenum
Press..
Etude par Epitaxie par Jets Moléculaires (MBE) de la croissance de nouveaux composés cuprates appartenant au système BiSrCaCuO. Cette technique est l’un des meilleur moyens à la fois de réaliser des films d’une qualité suffisante pour les applications en électronique, et d’explorer la synthèse de nouveaux composés. |
IIIb1 Nouveaux composés cuprates synthétisés
par Epitaxie par jets moléculaires
Responsable : Michel Laguës
Chercheurs permanents : 3 (Catherine Deville, Xiang-Zhen Xu, Michel
Laguës )
Visiteurs : 3 (Guy Deutscher, Philippe Germain, Baruch Barak.)
Thèses soutenues : 3 (Vincent Mairet, Christophe Hatterer, Betty
Eustache)
Thèses en cours : 3 (Florin Beuran, Claire Partiot, Jean-Baptiste
Moussy)
Publications : 7
Participations à des congrès publiées :
9
Participations à des congrès sans actes :
5
Conférences internationales invitées :
6
Coopérations Internationales : Collaboration avec le Laboratoire
de Supraconductivité de l'Université de Tel Aviv (Pr G.Deutscher
) et coordination de la collaboration Franco-Israelienne en
matière de supraconductivité( PICS112 du CNRS)
Collaboration avec l'Institut de Physique des Solides de
Darmstadt (Pr H.Adrian)
Collaboration avec le Laboratoire NCRDS Beijing
(Chine) (Pr Z.X.Zhao)
Principaux résultats :
- Synthèse et étude de composés du type Phase
Infinie (Sr,Ca)CuO2. La supraconductivité observée autour
de 100K dans les composés de volume réalisés sous
haute pression est vraisemblablement due à des phases secondaires
bien identifiées. Nous avons rédigé un article
de revue sur ce sujet ,.
- Synthèse et étude de composés à échelle
de spin (Sr,Ca)n-1Cun+1O2n dont les propriétés électroniques
unidimensionelles laissent espérer des propriétés
supraconductrices particulièrement intéressantes , . A notre
connaissance, notre équipe est la seule à préparer
les composés les plus intéressants CaCu2O3 -sans strontium-
. Il est de plus possible de contrôler le dopage de ces composés
: leur résistivité à température ambiante varie
suivant le type de préparation de quelques mW.cm à quelques
centaines de µW.cm. Des mesures de transport jusqu’à des pressions
de 33 kbar sont en cours en collaboration avec l’équipe de Denis
Jérôme.
- Nouveaux composés BiSrCaCuO La résistivité
à température ambiante d’une famille d’échantillons
enrichis en cuivre atteint des valeurs très faibles. Dans plusieurs
cas la résistivité est inférieure à 10-9 W.cm,
limite expérimentale de la mesure. Les caractéristiques courant-tension
I(V) sont très non-linéaires, en accord avec l’hypothèse
d’un comportement supraconducteur.
IIIb1.1 Synthèse et étude de composés du type Phase
Infinie (Sr,Ca)CuO2
Les familles de cuprates supraconducteurs synthétisées
depuis 1987 comportent des blocs Can-1(CuO2)n de n plans CuO2 séparés
par n-1 plans Ca, où se trouve localisée la supraconductivité.
La température critique augmente avec le nombre de plans CuO2 par
cellule jusqu’à n = 3, le record étant actuellement détenu
depuis 1993 par HgBaCaCuO (135K, et 160K sous haute pression). Différentes
familles de nouveaux cuprates synthétisés avec l’objectif
d’augmenter la température critique sont regroupées sous
le nom de Composés du type Phase Infinie, en référence
au composé de cellule CaCuO2 , phase infinie proprement dite où
n est infini. L’utilisation de très hautes pressions, typiquement
6 GPa, permet de synthétiser en volumes des composés qui
présentent une supraconductivité encore mal expliquée
autout de 110K. Nous avons synthétisé de tels composés
(Sr1-xCax)CuO2 dans toute la gamme de composition x, sans observer de supraconductivité.
L’hypothèse que nous favorisons dans l’article de revue que nous
avons rédigé sur ce sujet , est que la supraconductivité
observée est due à des phases secondaires bien identifiées.
échelle à 2 montants Þ n = 3 échelle
à 3 montants Þ n = 5
IIIb1.1.1 Projets.
Cette étude est pour l’instant terminée. Elle a permis
d’explorer différentes principes de dopage des plans cuprates supraconducteurs
en fonction de la structure des composés, en mettant en évidence
deux limitations essentielles :
- Pour atteindre un dopage typique de 0.15 trou par atome de Cu, les
charges ne peuvent pas provenir du plan cationique (Sr ou Ca) de la phase
infinie, car les énergies et champs électriques impliqués
provoquent des transitions structurales.
- Lorsque les charges proviennent d’un bloc lamellaire réservoir
inséré dans la phase infinie -cas le plus général-
, ils semble qu’elles soient fortement écrantées conduisant
à un dopage très faible à partir du troisième
plan à partir du bloc réservoir.
Il n’existe ainsi aucun moyen de doper de façon homogène
la phase infinie. Ceci est une limitation importante à la température
critique des cuprates, qui reste un défi pour l’ingénierie
de nouveaux composés cuprates supraconducteurs.
IIIb1.2 Synthèse et étude de composés à
échelle de spin (Sr,Ca)n-1 Cun+1 O2n
Ces composés sont dérivés de la phase infinie
par simple décalage de rangées d’atomes de cuivre. Leurs
propriétés électroniques unidimensionelles laissent
espérer des propriétés supraconductrices particulièrement
intéressantes . Le couplage antiferromagnétique entre chaines
est frustré. De plus on observe un gap de spin dans les plans Cu2p+1O4p
des composés d’ordre pair, qui est du à la formation de singlets.
Ceci permet d’espérer l’apparition de supraconductivité à
très haute température . Récemment, plusieurs équipes
dont celle de Denis Jérôme (Orsay) ont observé l’apparition
à très haute pression d’une transition supraconductrice dans
des composés d’une famille voisine.
Fig 2 Image HRTEM de Sr2Cu4O6 montrant les doubles colonnes de cuivre. En haut : l’image brut, en bas : après filtrage de Wiener. | ![]() |
L’étude des composés lacunaires M1-y CuO2 apparentés à la famille phase infinie (M représente Sr1-xCax), nous a conduit à synthétiser de nouvelles phases riches en cuivre où la concentration 1-y est typiquement comprise entre 0.5 et 0.8. Ces phases sont pures et bien cristallisées. Leur résistivité à température ambiante varie suivant le type de préparation de quelques mW.cm à quelques centaines de µW.cm ce qui montre qu’il est possible de contrôler le dopage de ces composés. L’étude de leur structure par diffraction X quatre cercles et par microscopie électronique à haute résolution a permis de les identifier aux composés Echelles de spin2 à deux montants (Sr,Ca)2 Cu4Oz . En effet, l’observation de ces composés par l’équipe de J.Y.Laval en microscopie électronique confirme clairement la présence de plans échelles. Une étude du degré d’oxydation du cuivre par spectroscopie d’absorption X au seuil L3 du cuivre nous a permis de mesurer la valence du cuivre de 2.25, particulièrement proche de celle qui est souhaitée pour observer de la supraconductivité sous pression.
IIIb1.2.1 Projets
A notre connaissance, notre équipe est la seule à préparer
les composés les plus intéressants CaCu2O3 -sans strontium-
qui présentent des résistivités de l’ordre de 1 mW.cm
et un caractère métallique au dessus de 150K. Il est particulièrement
intéressant de comparer leur comportement sous pression avec ceux
observés par d’autres équipes sur la phase voisine (Sr,Ca)14Cu24O41
. Cette dernière phase qui devient supraconductrice autour de 30kbar,
contient des plans échelle Cu2O3 alternés avec des chaînes
CuO2 supposées ne pas contribuer au transport. Les mesures sur un
composé Echelles pur devraient ainsi faire apparaitre la supraconductivité
de façon encore plus claire. Il faut noter que ces composés
Echelles sont les premiers composés cuprates où la supraconductivité
soit observée an l’absence de plans CuO2 . Dans le cadre d’une collaboration
avec l’équipe de Denis Jérôme, des mesures de transport
sur ces composés jusqu’à des pressions de 33 kbar sont actuellement
en cours.
IIIb1.3 Nouveaux composés BiSrCaCuO
Nous avons étudié les propriétés de transport
de nouveaux composés appartenant à la famille des cuprates
BiSCaCuO qui présentent les caractéristiques chimiques
suivantes : le rapport Cu/Ca présente une valeur typiquement
double de celle observée dans les composés habituels de composition
Bi2Sr2Can-1CunO2n+4 , et d’autre part la concentration de Bi est fortement
déficiente par rapport à ces composés habituels. La
résistivité à température ambiante des échantillons
correspondant à ces caractéristiques -quinze échantillons
mesurés- atteint des valeurs très faibles, de l’ordre de
1 µW.cm ou moins. Dans plusieurs cas la résistivité
est inférieure à 10-9 W.cm , limite expérimentale
de la mesure.
Les caractéristiques courant-tension I(V) sont très non-linéaires.
Différents exemples typiques sont décrits où l’apparition
d’une dissipation mesurable présente une dépendance en loi
de puissance en fonction du courant, parfois accompagnée d’un comportement
hystérétique. Ces propriétés permettent d’envisager
plusieurs origines physiques parmi lesquelles un comportement supraconducteur.
Une hypothèse est proposée pour rendre compte de la composition
particulière de ces échantillons : les plans cuprates de
la structure habituelle Bi2Sr2Can-1CunO2n+4 seraient remplacés
par des plans du type Echelles de Spin dont la composition est enrichie
en cuivre par rapport aux plans cuprates. Des études de microscopie
électronique à très haute résolution sont en
cours pour confirmer cette hypothèse.
IIIb1.3.1 Projets
Nous avons effectué plusieurs milliers d’enregistrements de
caractéristiques courant/tension sur ces échantillons. De
très faibles résistivités sont observées jusqu’à
des températures dépassant 100°C, et jusqu’à des
densités de courant élevées -plus de 10 000 A/cm²-,
suffisantes pour des applications typiques. Il reste plusieurs étapes
à franchir avant que ces résultats ne soient complètement
validés, dont notamment l’identification non ambiguë de la
structure ainsi que l’augmentation de reproductibilité de la synthèse
et des propriétés. En effet, nous ne connaissons pas
clairement la structure responsable de ces propriétés dans
nos échantillons, et ceci peut paraître paradoxal étant
donné notre méthode de fabrication couche atomique par couche
atomique. Il semble ici que la structure interne des couches -que nous
ne pouvons pas contrôler directement- joue un rôle déterminant.
Il est donc nécessaire d’observer cette structure, de la situer
dans un cadre raisonnable d’explication des propriétés, puis
d’optimiser sa fabrication. Nous travaillons actuellement sur une hypothèse
structurale qui rend compte -pour la première fois- de tous les
éléments dont nous disposons sur la composition, la structure
et les propriétés de transport. Nous allons prochainement
protéger cette idée par un dépôt de brevet pour
pouvoir en discuter, et tenter de réaliser ces composés par
d’autres techniques; en collaboration avec d’autres équipes qui
nous l’ont proposé (notamment J.L. Tholence et J.C. Capponi de Grenoble).
Parallèlement, il est nécessaire que des laboratoires indépendants
puissent reproduire nos mesures avec des échantillons que nous leur
fournirons. Il faut pour cela accroître la reproductibilité
de notre fabrication, et mettre au point un protocole de transport et de
mesure avec ces laboratoires.
IIIb2 Production Scientifique (Opération IIIB)
IIIb2.1 Publications
Ib1.1
IIIbP94/01 - M. LAGUES, H. TEBBJI, V. MAIRET, C. HATTERER, C.
DEVILLE-CAVELLIN, C.F. BEURAN, N. HASS et X.Z. XU
"Sequential Imposed Layer Epitaxy of Cuprates Films" Journal of Superconductivity
7, 221 (1994)
IIIbP94/02 - M. LAGUES, X.M. XIE, H. TEBBJI, X.Z. XU, V. MAIRET, C.
HATTERER, C.F. BEURAN et C. DEVILLE-CAVELLIN
"Transition résistive et diamagnétique à 250K
dans un film de cuprate déposé couche atomique par couche
atomique" Comptes Rendus de l'Académie des Sciences tome 318,
591 (1994)
IIIbP94/03 - X.Z. XU, M. VIRET, H. TEBBJI, V. MAIRET, C. HATTERER, C.
DEVILLE-CAVELLIN, C.F. BEURAN et M. LAGUES
"Growth mechanisms of Bi2Sr2CuO6 films deposited by sequentialy imposed
layer epitaxy" Solid. Stat. Comm. 92, 443 (1994)
IIIbP95/01 - X.M. XIE, C. HATTERER, V. MAIRET, C.F. BEURAN, C. COUSSOT,
C. DEVILLE-CAVELLIN, B. EUSTACHE, P. LAFFEZ, X.Z. XU et M. LAGUES
"Transport mechanisms in infinite layer compounds grown by molecular
beam epitaxy" Appl.Phys.Lett. 67, 1671 (1995)
IIIbP96/01 - C. HATTERER, V. MAIRET, C.F. BEURAN, X.M. XIE, X.Z. XU,
M. LAGUES, C. COUSSOT, B. EUSTACHE, H. ADRIAN, P. WAGNER, C. DEVILLE-CAVELLIN,
G. INDLEKOFER et A. TALEB
"Fermi surface of Bi2Sr2CaCu2O8+d thin film" Physica C
261, 153 (1996)
IIIbP97/01 - C. DEVILLE-CAVELLIN, B. EUSTACHE, C. HATTERER, J.P. LAURIAT,
X.Z. XU, V. MAIRET, C.F. BEURAN et M. LAGUES
"Calcium ladder cuprate films grown by Molecular Beam Epitaxy", Physica
C 282, 929 (1997)
IIIbP97/02 - M. LAGUES, C. PARTIOT, V. MAIRET, C. HATTERER, X.Z. XU,
C. DEVILLE-CAVELLIN, C.F. BEURAN, B. EUSTACHE et J.B. MOUSSY
"Room temperature transport properties of new BiSrCaCuO compounds",
Comptes Rendus de l'Académie des Sciences Paris, 324, 627
(1997)
IIIb2.2 Congrès avec Actes
IIIBa96/01 - M. LAGUËS, C.F. BEURAN, C. COUSSOT, C. DEVILLE-CAVELLIN,
B. EUSTACHE, C. HATTERER, P. LAFFEZ, V. MAIRET, X.M. XIE ET X.Z. XU
"The infinite layer family of superconducting cuprates"
Coherence in Superconductors, P 70, Ed G Deutsher & A. Revcoleschi
(World Scientific 1996)
"Electronic structure and High Tc superconductivity : an itinerant
electron approach, 1-3 mai 1995, Herzlia, Israel.
IIIBa96/02 M. LAGUËS, C.F. BEURAN, C. DEVILLE CAVELLIN, B. EUSTACHE,
P. GERMAIN, C. HATTERER, V. MAIRET, C. PARTIOT, X.M.. XIE ET X.Z.. XU
"On the way from Infinite Layer Compounds to Atomic Engineering of
Superconducting Cuprates"
SPIE Journal, 2697 (1996), Oxide Superconductors : Physics and Nanoengineering
II, January 27 - February 2, 1996, San Jose, California.
IIIba96/03 - C.J. HATTERER, B. EUSTACHE, L. COLLIN, A. MICHALOWICZ,
J. MOSCOVICI, C. DEVILLE CAVELLIN, C.F.
BEURAN, C. PARTIOT, P. GERMAIN, X.Z. XU, A. TRAVERSE ET M. LAGUËS
"Study of apical oxygen atoms in cuprate compounds by X-Ray absorption
spectroscopy near the Cu K-edge"
Journal of Alloys and Compounds 251, 103 (1997)
E-MRS 1996 Spring meeting, 4-7 juin 1996, Strasbourg, France.
IIIBa 96/04 - P. GERMAIN ET M. LAGUËS
"Electronic structure of the Ladder compound La2-xSrxCu2O5 in a weak
coupling model"
Journal of Alloys and Compounds 251, 103 (1997)
E-MRS 1996 Spring meeting, 4-7 juin 1996, Strasbourg, France.
IIIBa 96/05 - C.F. BEURAN, X.Z. XU, V. MAIRET ET M. LAGUËS
"Adsorption efficiency in MBE growth of infinite layer compounds :
simulations on a lattice gas model"
E-MRS 1996 Spring meeting, 4-7 juin 1996, Strasbourg, France.
IIIBa 96/06 - B. EUSTACHE, C.F. BEURAN, C. DEVILLE CAVELLIN, C. HATTERER,
V. MAIRET, C. PARTIOT, X.Z. XU ET M. LAGUËS
"MBE growth of metallic compounds on the copper rich side of the (Sr,Ca)-Cu-O
system"
Journal of Alloys and Compounds 251, 103 (1997)
E-MRS 1996 Spring meeting, 4-7 juin 1996, Strasbourg, France
IIIBa 96/07 - M. LAGUËS, C.F. BEURAN, C. DEVILLE CAVELLIN,
B. EUSTACHE, C. PARTIOT ET X.Z. XU
"Atomic engineering of superconducting cuprates"
MRS Symposium «HTc Superconductivity - Interplay of fundamentals
and applications», 2-6 décembre 1996, Boston, USA.
IIIba 97/01 - M. LAGUËS, C.F. BEURAN, C. DEVILLE CAVELLIN, B. EUSTACHE,
J.B. MOUSSY, C. PARTIOT ET XZ. XU
"Transport properties of MBE grown cuprate spin ladders"
Physica C 282, 162 (1997)
M²S-HTSC-V conference, 28 février 1997, Beijing,
Chine.
IIIBa 97/02 - M. LAGUËS, C.F.. BEURAN, C. DEVILLE CAVELLIN, B.
EUSTACHE, J.B. MOUSSY, C. PARTIOT ET X.Z. XU
"Transport properties of MBE grown cuprate spin ladders and BiSrCaCuO
new compounds"
EUCAS’97, 30 Juin-3Juillet-July 1997, Univ. of Twente, Netherlands.
IIIb2.3 Congrès sans actes
IIIBC 94/01 - M. LAGUËS
"Elaboration de cuprates artificiels couche atomique par couche atomique"
Réunion spéciale du GDR Supraconducteurs sur les Nouvelles
Phases Supraconductrices
(Grenoble 18 février 1994)
IIIBC 94/02 - M. LAGUËS
"Ingénierie de matériaux déposés par séquences
de couches atomiques : le cas des cuprates supraconducteurs"
Réunion organisée par L’Institut de Prospective de l’ENS
(Paris le 22 mars 1994)
IIIBC 97/03 - M. MAGUËS, C.F. BEURAN, C. DEVILLE CAVELLIN, B. EUSTACHE,
J.B .MOUSSY, C. PARTIOT ET X.Z. XU
MBE engineering of new superconducting cuprate compounds
Meeting on Superconducting Wires (Geneva, Swizerland, September 4-5,
1997)
IIIBa 98/01 - M. LAGUËS, X.Z. XU, C.F. BEURAN, C. DEVILLE CAVELLIN,
B. EUSTACHE, J.B .MOUSSY et C. PARTIOT
« Mécanismes de croissance par MBE de films de cuprates
»
12mes Journées Surfaces et Interfaces
(ESPCI, Paris 27,28 janvier 1998)
IIIBa98/02 M. LAGUËS, J.Y. LAVAL, C.F. BEURAN, C. DEVILLE CAVELLIN,
B. EUSTACHE, J.B .MOUSSY, C. PARTIOT et X.Z. XU
« Composés à Echelles de Spin SrCu2O3 et CaCu2O3
: Synthèse par MBE et étude structurale »
Journées Spins Quantiques a basse dimensions
(ESRF Grenoble 15,16 janvier 1997)
IIIb2.4 Articles publiés dans des ouvrages
IIIBo96/01 M. LAGUËS, C.F. BEURAN, C. COUSSOT, C. DEVILLE
CAVELLIN, B. EUSTACHE, C. HATTERER, P. LAFFEZ, V. MAIRET, X.M. XIE ET X.Z.
XU
"The infinite layer family of superconducting cuprates" 29 pages, 142
références
Coherence in Superconductors, P 70, Ed G.Deutscher & A.Revcoleschi
(World Scientific 1996)
Introduction
Opération
I : Matériaux : Propriétés Optiques et Magnétiques
Opération
II : Interfaces et Microstructures
Opération III : Supraconductivité
Opération
IV : Photothermique
Opération
V : Instrumentation