Notre comparaison avec les supraconducteurs au Fer va se baser sur un ´etude th´eorique r´ealis´ee par Maiti et al. [Maiti 2011]. En effet, pour le moment aucune ´etude neutronique n’a ´et´e r´ealis´ee dans le but d’´etudier les effets d’impuret´es sur la r´esonance dans cette nouvelle classe de supraconducteurs. Les diff´erentes substitutions effectu´ees dans ces supraconducteurs sont trait´ees en terme de pression chimique sans se focaliser sur les impuret´es. L’article de Maiti et al. traite en d´etails les cons´equences du gap s± sur la dynamique de spin
Chapitre 4. Effets des impuret´es sur la r´esonance de spin 57
Figure 4.18 – Figure de gauche : Spectres en ´energie `a basse temp´erature et `a Tc + 7 K, `a QAF = (-
1.5,-0.5,1.7) : (a) YBa2(Cu0.99Zn0.01)3O7 (b)YBa2(Cu0.97Ni0.03)O7. Les lignes sont des guides pour les yeux. Le
bruit de fond (mesur´e `a haute temp´erature) a ´et´e soustrait aux spectres pr´esent´es. La zone gris´ee correspond `
a l’apparition d’un bruit de fond nucl´eaire qui explique la valeur n´egative obtenue. Extrait de [Sidis 2000]. Figure de droite : D´ependance en ´energie de la susceptibilit´e χ00 `a T = 2 K extrait de spectres `a ´energie constante sur YBCO6.6 dop´e Zn et YBCO6.6. L’´etat normal de YBCO6.6 est montr´e `a titre de comparaison.
Les lignes sont des guides pour les yeux. Extrait de [Suchaneck 2010].
notamment les effets du dopage ou les effets de la structure angulaire du gap ainsi que les effets d’impuret´es. Pour rappel, un gap s± signifie que le gap supraconducteur est de type-s mais on a cependant un changement de signe entre des portions diff´erentes de la surface de Fermi (trous et ´electrons). On peut ainsi d´efinir les interactions inter-bandes (d’´electron `a trou) et intra-bandes (´electron `a ´electron ou trou `a trou). Le cas qui se rapproche le plus de CeCoIn5est l’effet de la r´esonance en consid´erant les interactions inter-bandes qui
impliquent un changement de signe du gap. Si on se focalise sur les impuret´es non-magn´etiques, le calcul th´eorique aboutit `a deux r´esultats importants repr´esent´es sur la figure 4.19 :
– l’introduction d’impuret´es non-magn´etiques entraine une diminution de Tctout en gardant Ωresconstant.
Ainsi le ratio Ωres
kBTc va augmenter.
– les impuret´es vont entrainer un ´elargissement de la r´esonance. On peut observer que l’augmentation du ratio Ωres
kBTc est en contradiction avec les r´esultats de CeCoIn5. Cette
observation nuance l’id´ee intuitive que l’´energie de la r´esonance serait toujours proportionnelle `a la temp´erature critique.
4.8 Conclusion
Les mesures de diffusion de neutrons avec l’introduction d’impuret´es magn´etiques et non-magn´etiques ont permis d’obtenir des r´esultats pertinents sur la r´esonance de spin. La pr´esence d’impuret´es va provoquer un ´
elargissement de la r´esonance, ce ph´enom`ene a ´et´e observ´e ou pr´edit th´eoriquement dans d’autres compos´es comme YBa2Cu3O6+xou les supraconducteurs au Fer. Nous avons not´e ´egalement que les impuret´es diminuaient
l’´energie de la r´esonance et que cette diminution pouvait ˆetre reli´ee `a la suppression du gap supraconducteur par ces mˆemes impuret´es. L’effet est le mˆeme pour des impuret´es magn´etiques ou non-magn´etiques. Cette diminution de Ωres n’est pas commune `a tous les supraconducteurs pr´esentant une r´esonance. Ainsi dans
Figure 4.19 – Figure de gauche : Calcul de Imχ(Q,Ω) pour une diffusion par impuret´es non-magn´etiques, pour diff´erentes valeurs de densit´e d’impuret´es (b est proportionnel au potentiel de diffusion inter-bandes par les impuret´es). Figure de droite : Evolution de Tc et du pic de r´esonance en fonction de b. Extrait de
[Maiti 2011].
et al.), de mˆeme pour les supraconducteurs au Fer (Th´eorie de Maiti et al.). Ainsi le ratio Ωres
Tc peut, en fonction,
augmenter ou diminuer (comme dans le cas de CeCoIn5). Nos mesures soutiennent cependant la th´eorie de
l’exciton de spin vu que les pr´edictions th´eoriques de Ye Sun et Kazumi Maki [Sun 1995] et Li et al. [Li 1998], bas´ees sur ce mod`ele, sont en ad´equation avec nos observations.
L’autre r´esultat notable de notre ´etude est le renforcement du signal quasi-´elastique `a partir d’une substi- tution de 3.5 %. Il est difficile de trancher quant aux sc´enarios possibles et une meilleure compr´ehension du signal magn´etique dans la phase non-supraconductrice sera n´ecessaire pour apporter une r´eponse d´efinitive.
Chapitre 5
Effets du champ magn´etique sur la r´esonance
de spin
5.1 Introduction
Dans cette partie nous allons aborder les exp´eriences de diffusion in´elastique de neutrons r´ealis´ees sur CeCoIn5 avec application d’un champ magn´etique. L’application d’un champ magn´etique permet d’aborder
plusieurs probl´ematiques. La premi`ere est l’´etude de l’´evolution de la r´esonance sous champ. En effet, les ´
etudes sur la r´esonance ont jusqu’`a l’apparition des supraconducteurs au Fer, ´et´e r´ealis´ees sur les cuprates de YBCO ou LBCO. Cependant l’´echelle d’´energie dans ces mat´eriaux est particuli`erement ´elev´ee comme nous l’avons d´ej`a pr´ecis´e dans le chapitre 3. Ainsi puisque l’´energie de la r´esonance proportionnelle au gap (et donc `a Tc) va ˆetre de ≈ 60 meV et de mˆeme Hc2va ˆetre particuli`erement ´elev´e (suppos´e >100T pour YBa2Cu3O6+x).
Ainsi pour tester l’effet d’un champ magn´etique, il aurait fallu appliquer des champs particuli`erement intenses (>30 T) ce qui n’est pas possible au vu des technologies actuelles (mˆeme si des travaux r´ecents laissent supposer une grande avanc´ee dans les prochaines ann´ees). Cependant l’arriv´ee des supraconducteurs au fer qui pr´esentent ´egalement une r´esonance `a des ´energies moindres a permis de r´ealiser des exp´eriences pour tester l’´evolution de l’excitation sous champ. Les exp´eriences faites ont ´et´e men´ees en mˆeme temps que les nˆotres et ont abouti `a des r´esultats int´eressants dont nous reparlerons `a la fin de cette partie.
La deuxi`eme probl´ematique du champ magn´etique est li´ee `a la phase ordonn´ee qui apparait sous champ `a basse temp´erature dans CeCoIn5. Un des objectifs de cette ´etude sous champ magn´etique ´etait de tester s’il y
avait une connexion entre cette phase et la r´esonance.