Interaction entre ferroélctricité et la supraconductivité – IFAS

Nous avons effectué des mesures de transport électrique, thermique et thermoélectrique sur une grande gamme de température. Nous avons employé des micro-sondes de Hall pour mesurer le premier champs critique et nous avons effectué des mesures de la spectroscopie Raman.

Ferroélectrique et métallicité dans Sr1-xCaxTiO3-d
A lié à la diffusivité thermique dans les isolants-
Hydrodynamique des phonons-
Un effet Hall thermique généré par des phonons-
Signal Vortex Nernst dans les supraconducteurs-
Résistivité carrée en T sans diffusion Umklapp-
Magnétorésistance linéaire et isotrope du titanate de strontium faiblement dopé
Hybridation de phonons acoustiques et optiques dans le titanate de strontium

Malgré les problèmes causés par la crise sanitaire, cette recherche a donné lieu aux nombreuses publications. D'autres vont suivre.

24 publications dont 4 aux partenaires multiples dans des journaux comme Annual Reviews of Condensed Matter, Nature Communications, Science Advances,, Physical Review X, Physical Review Letters, Physical Review Materials, Physical Review B, Journal of Physics: Condensed Matter,...

Parmi les supraconducteurs qui onet comme phase normale un semiconducteur dopé, SrTiO3 se distingue par la précocité de sa supraconductivité. Avec seulement 10-5 électrons par formule unitaire, la supraconductivité est détectable. Lorsque la densité de porteurs dépasse 0,02 / f.u, elle cesse de l'être. Ce dôme supraconducteur soulève deux questions distinctes et encore sans réponse: comment la supraconductivité persiste-t-elle dans la limite diluée malgré l'inversion hiérarchique entre les températures de Fermi et de Debye? Pourquoi disparaît-il du côté surdopé malgré l'augmentation constante de la densité électronique des états? Le parent isolant de ce supraconducteur remarquable est un paraélectrique quantique, qui devient un véritable ferroélectrique en remplaçant le strontium par du calcium. Les deux partenaires ont récemment découvert que les deux ordres coexistent dans le titanate de strontium déficient en oxygène et substitué en Ca. A première vue, une telle coexistence semble surprenante. La ferroélectricité est un état de la matière dans lequel le solide héberge un dipôle électrique statique réversible macroscopique. Étant donné que les électrons mobiles d'un métal sont supposés filtrer un tel dipôle, seuls les isolateurs ioniques dépourvus de symétrie d'inversion devraient être considérés comme de véritables ferroélectriques. La supraconductivité est une instabilité électronique dans un métal déclenchée par une interaction attractive qui surmonte la répulsion de Coulomb entre les électrons et crée des paires de Cooper qui se condensent macroscopiquement. Ces deux états de la matière ont peu en commun. Leur exclusivité mutuelle était encore plus forte que l'animosité documentée entre la supraconductivité et le magnétisme. Dans les mots de Matthias écrit en 1967: "... pas le ferromagnétisme mais la ferroélectricité devrait plutôt être le phénomène le plus incompatible avec la supraconductivité."
Cependant, nous avons trouvé que lorsque les électrons mobiles et les dipôles électriques sont tous deux dilués, ils peuvent coexister et l'instabilité supraconductrice des électrons et l'alignement ferroélectrique des dipôles ne s'entravent pas [2]. Cette observation expérimentale soulève une foule de nouvelles questions: Combien d'électrons mobiles faut-il pour filtrer un dipôle? Quelle est la dynamique du processus de sélection dans la limite diluée? Comment les dipôles à l'intérieur d'une mer de Fermi communiquent-ils entre eux? Comment les paires de Cooper et les dipôles alignés interagissent-ils? Comment comparer la criticité quantique ferroélectrique avec sa contrepartie magnétique?
Cette proposition vise à documenter les conséquences de la proximité entre des ordres ferroélectriques, supraconducteurs et antiferrodistortifs dans SrTiO3 soumis à divers dopants (niobium, lanthane, calcium, baryum, lacunes d'oxygène ...) ainsi que dans ses composés apparentés EuTiO3 et KTaO3. Les deux partenaires possèdent une expertise complémentaire. Le partenaire allemand a été actif dans l'exploration de la conductance complexe dans une large gamme de fréquences et possède une forte expertise dans la croissance de monocristaux de titanates de terres rares et des études thermodynamiques des transitions de phase quantique. Le partenaire français a étudié le transport électrique, thermoélectrique et thermique à fréquence zéro dans des conditions extrêmes de température et de champ magnétique.