Comparaison avec CePd 2 Si 2

La supraconductivité induite sous pression a été découverte presque simultanément pour les composés à fermions lourds CeIn3 et CePd2Si2. Dans la Table 8.2 sont récapitulées les

caractéristiques principales de ces deux composés, dans le but de les comparer en détail. Tous CeIn3 CePd2Si2

TN(K) 10.1 10

k (1/2,1/2,1/2) (1/2,1/2,0) m0 (µB) 0.50 0.62

Onde de spin (meV) < 3 < 3 δ (meV) 0.7 0.83 θP(K) -50 -47 ∗ TK (K) 10 10 K ∆CF(K) 123 220 et 280 PC (kbar) 26.5 28.6 TC (mK) 200 430 γ∗∗ _(mJ.mol−1_.K−2_{) 130 250} ∗ : _{susceptibilité dc mesurée selon l'axe a}

∗∗: γ = C/T aux basses températures

Table 8.2: Quantités physiques caractéristiques de CeIn3 et CePd2Si2. Les données sont

tirées des références [Mathur 98, Knebel 01, van Dijk 00, Grier 84, Demuer 01, Steeman 90, Grosche 96].

deux sont ordonnés antiferromagnétiquement à pression ambiante et ont un spectre d'excitations semblable : ce dernier est composé du signal quasiélastique des uctuations de spin de basses énergies, d'un terme inélastique de champ cristallin et de la contribution sous TN des ondes

de spin. Dans les deux cas, les énergies caractéristiques sont très proches et une phase de supraconductivité non-conventionnelle apparaît à une pression similaire. Les diérences entre ces deux systèmes peuvent être résumées de la façon suivante. Alors que CeIn3 est cubique,

CePd2Si2a une structure tétragonale. Du fait de structures cristallines diérentes, ces composés

ont ainsi des niveaux de champ cristallin diérents et diérents types d'anisotropie caractérisent leur susceptibilité magnétique. γ est environ deux fois plus grand pour CePd2Si2que pour CeIn3,

ce qui traduit de plus fortes uctuations de spin aux basses températures. De plus, TC est elle

aussi deux fois plus grande pour CePd2Si2que pour CeIn3. En complément de l'étude du système

de structure planaire CenMmIn3n+2m, une comparaison détaillée des systèmes cubique CeIn3 et

tétragonal CePd2Si2 semble donc être une manière alternative d'étudier le rôle de l'anisotropie

lors de l'apparition de supraconductivité non-conventionnelle et, d'une manière plus générale dans les systèmes à électrons fortement corrélés.

Chapitre 9

Etude de CeIn3_−xSn_x

en son instabilité

magnétique

Ce Chapitre est consacré à l'étude des alliages CeIn3−xSnx. La caractérisation aux rayons X,

au microscope électronique à balayage et par chaleur spécique de ces composés sont résumées dans un premier temps. On présente ensuite l'étude par diusion inélastique des neutrons du composé de concentration critique xc = 0.6.

9.1 Mesures préliminaires

Les alliages CeIn3−xSnx ont été synthétisés puis caractérisés au CEA Grenoble par G. La-

pertot et K. Mony. Des monocristaux de quelques mm ont été obtenus dans le ux d'indium et d'étain pour diérentes concentrations 0 ≤ x ≤ 3 [Caneld 92]. Ils ont ensuite été caractérisés par détermination du paramètre de maille a aux rayons X, sur diractomètre à poudre, et de la concentration x d'étain au microscope électronique à balayage. Les résultats de ce travail sont résumés sur la Figure 9.1, où la variation de a en fonction de x est tracée. Un très bon accord est obtenu entre cette courbe et celle obtenue lors de précédentes études et tracée sur la Figure 7.4. Ainsi, une loi de Vegard où a varie linéairement avec x est obtenue pour x < 2, la déviation pour x > 2 étant liée à un changement de valence du système. On peut noter que par cette méthode de croissance, un ux de composition initiale In3−xiSnxi conduit à une composition

nale CeIn3−xSnx du cristal, pour laquelle x > xi (cf. Insert de la Figure 9.1). Des polycristaux

des alliages CeIn2.4Sn0.6 et LaIn2.4Sn0.6 ont aussi été préparés dans un four à induction dans

un creuset froid. Leur caractérisation a été faite aux rayons X sur diractomètre à poudre. Contrairement à la croissance dans le ux, cette méthode permet d'obtenir des alliages dont les proportions atomiques nales correspondent à celles initiales. En contrepartie, elle ne permet pas d'obtenir de monocristaux.

Les chaleurs spéciques de monocristaux obtenus dans le ux aux concentrations x = 0, 0.3, 0.5 et 0.6 ont été mesurées au Laboratoire de Cryophysique du CEA Grenoble. Le dispositif

Fig. 9.1  Variation du paramètre de maille a du système CeIn3−xSnx en fonction de x. La

ligne en pointillés correspond au régime linéaire où la loi de Vegard est suivie. En insert est tracée la variation de la composition nale x des alliages en fonction de la composition initiale xi, pour les cristaux obtenus dans le ux.

expérimental est le même que celui utilisé pour la mesure présentée dans la Section 8.3.2. Les courbes de C/T en fonction de T , où C est la chaleur spécique, sont tracées sur la Figure 9.2 et sont en très bon accord avec celles publiées par Pedrazzini et al. [Pedrazzini 04]. En eet, pour le composé de concentration x = 0.3, une première et assez large anomalie est obtenue à T ≃ 4 K, alors qu'une seconde anomalie, quant à elle beaucoup mieux dénie, est obtenue à T = 2 K. La première anomalie est associée à la température de Néel TN = 4 K sous laquelle le système

s'ordonne magnétiquement. L'origine de la seconde anomalie à T1 = 2 K n'est actuellement pas

comprise. Pour la concentration x = 0.5, une seule anomalie est obtenue et est associée à la température de Néel TN ≃ 1.5 K. Le composé de concentration x = 0.6 n'a pas d'anomalie de

chaleur spécique, un comportement logarithmique de C/T en fonction de T étant obtenu pour T < 4 K. Cette divergence logarithmique de la chaleur spécique, pour laquelle aucune mise en ordre magnétique n'est obtenue (du moins jusqu'à la température minimale accessible de 400 mK) correspond à un comportement non liquide de Fermi et est caractéristique d'un point critique quantique. La deuxième Section de ce Chapitre est consacrée à l'étude par diusion inélastique des neutrons des uctuations magnétiques de ce composé. En eet, la dépendance en température des uctuations magnétiques est probablement à l'origine du comportement non-liquide de Fermi observé en chaleur spécique.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0.4 0.6 0.8 1 3 5 CeIn 3-xSnx x = 0 x = 0.3 x = 0.5 x = 0.6 C /T ( J.m ol -1 .K -2 ) T (K)

Fig. 9.2  Variations avec la température T de C/T , C étant la chaleur spécique des composés CeIn3−xSnx de concentrations x = 0, 0.3, 0.5 et 0.6.