Ordres cachés et magnétisme étudiés par spectroscopie Raman en conditions extrêmes - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2015

Hidden orders and magnetism studied by Raman spectroscopy under extreme conditions

Ordres cachés et magnétisme étudiés par spectroscopie Raman en conditions extrêmes

Résumé

New electronic phases, the so-called "exotic phases", where the order parameter isn’t clearly identified, sometimes appear at low temperature and/or under high pressure in the matter. This thesis focuses on the study by Raman spectroscopy of these exotic orders in the URu2Si2 and PrRu4P12 compounds and of the magnetism in the multiferroïc compound BiFeO3 . For this purpose, we developed a new Raman spectroscopy set-up probing very low energy excitations (1 meV) under high pressure (20 GPa) and at low temperature (3 K). In the PrRu4P12 skutterudite, we followed crystal field excitations and phonon modes under pressure up to 17 GPa. Our results confirm that the lattice dynamic is a side effect of the metal-insulator transition. However, they refute current theories that explain the electronic order’s evolution under pressure based on crystal field levels inversion. They underline the possible existence of magnetism under pressure. The URu2Si2 compound has been studied at room pressure and low temperature. We observe new signatures of the hidden order phase consisting of a very narrow excitation and a low energy gap, both only seen in the A2g symmetry. The study of the electronic response and of the lattice dynamic shows the influence of the anisotropy on the Kondo physics. Finally, combining Raman measurements under pressure at room temperature, numerical simulations and theoretical calculations, we provide a global understanding of BiFeO3’s magnetism through its various structural phases up to 12 GPa.
Outre le magnétisme classique, de nouvelles phases électroniques, dites "exotiques", dont le paramètre d’ordre n’est pas clairement identifié, apparaissent parfois dans la matière à basse température et/ou sous pression. Cette thèse porte sur l’étude de ces ordres exotiques dans les matériaux URu2Si2 et PrRu4P12 et du magnétisme dans le composé multiférroïque BiFeO3 par spectroscopie Raman. Pour cela, nous avons développé un nouveau dispositif de spectroscopie Raman des excitations de très basses énergies (1 meV) sous haute pression (20 GPa) et à basse température (3 K). Dans la skutterudite PrRu4P12, nous avons suivi l’évolution en pression des excitations de champ cristallin et des phonons jusqu’à 17 GPa. Nos résultats confirment le fait que la dynamique de réseau est un effet secondaire de la transition métal-isolant. En revanche, ils infirment les théories actuelles expliquant l’évolution de l’ordre électronique sous pression, basées sur un croisement de niveaux de champ cristallin. Ils pointent une possible présence de magnétisme sous pression. Le composé URu2Si2 a été étudié à pression ambiante et basse température. Nous observons de nouvelles signatures de la phase d’ordre caché, à savoir une excitation étroite et un gap de basse énergie, et ce, uniquement dans la symétrie A2g. L’étude de la réponse électronique et de la dynamique de réseau montre l’influence de l’anisotropie de la physique Kondo. Enfin, grâce à la combinaison de notre mesure Raman sous pression à température ambiante, d’une simulation numérique et d’un calcul théorique, nous proposons une compréhension globale du magnétisme de BiFeO3 à travers ses différentes phases structurales jusqu’à 12 GPa.
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Dates et versions

tel-01188925 , version 1 (31-08-2015)
tel-01188925 , version 2 (02-10-2015)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01188925 , version 2

Citer

Jonathan Buhot. Ordres cachés et magnétisme étudiés par spectroscopie Raman en conditions extrêmes. Physique [physics]. Université Paris Diderot-Paris 7 Sorbonne Paris Cité, 2015. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01188925v2⟩
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