| Une revue approfondie présente les études détaillées des scientifiques du LPS sur l’effet des impuretés et du désordre dans les cuprates supraconducteurs à haute Tc. Ces travaux représentent l’aboutissement de longues années de collaboration entre les scientifiques du LPS et leurs collaborateurs. Ils capitalisent les résultats d’une recherche concertée sur ces matériaux complexes. |
Depuis de nombreuses années, les scientifiques du LPS et leurs collaborateurs ont mené des études approfondies sur l’impact des impuretés et du désordre dans les cuprates supraconducteurs à haute Tc. Leurs travaux montrent que la substitution d’impuretés sans spin, comme le Zn ou le Li, sur les sites planaires du Cu dans le cuprate YBa₂Cu₃O6+x faiblement désordonné, détermine les limites de la phase de verre de spin ainsi que du dôme supraconducteur. Les données de RMN révèlent que ces défauts génèrent dans leur voisinage une perturbation qui a un comportement paramagnétique de type Kondo, présentant des différences marquées entre les régimes pseudogap et métal étrange.
De plus, les scientifiques ont examiné comment les propriétés de transport évoluent en fonction du désordre en introduisant un nombre contrôlé de lacunes dans le plan par irradiation électronique. À des températures élevées, la diffusion inélastique des porteurs de charge se montre étonnamment indépendante du désordre et est régie par les excitations de l’état électronique corrélé. À basses températures, une augmentation de la résistivité, liée à la diffusion de type Kondo par impureté unique, est en accord qualitatif avec le magnétisme local généré par les impuretés sans spin. Pour induire des transitions métal-isolant, des concentrations de défauts très élevées sont nécessaires.
Dans l’état supraconducteur, la diminution de Tc produite par l’introduction de défauts varie quasi linéairement avec la résistivité résiduelle. Les mesures de magnétorésistance à champ intense montrent que la paraconductivité due aux fluctuations supraconductrices disparaît au-delà d’une température T’c et d’un champ H’c, qui diminuent avec la concentration de défauts.
Dans le régime du pseudogap, la diminution de T’c par rapport à Tc est moins prononcée, ce qui indique une perte de cohérence de phase de la supraconductivité en présence de désordre. Cela ouvre la voie à une discussion sur son interaction avec la brisure de paires et permet de confirmer que le désordre (ou l’ordre) induit par des dopants spécifiques à chaque famille, régit le diagramme de phases. Dans un cuprate idéal dépourvu de désordre, l’état supraconducteur bidimensionnel serait certainement maintenu à faible dopage.
Cet ensemble de données soulève d’importants défis pour la compréhension théorique des états supraconducteurs et normaux dans ces systèmes à électrons corrélés. Toutes ces découvertes, accompagnées de discussions supplémentaires, sont présentées en détail dans l’article de revue récemment publié dans Frontiers in Physics.
Contributeurs
Spectroscopie des Matériaux Quantiques au LPS (RMN avec Julien Bobroff and Philippe Mendels)
SPEC-CEA, Orme des Merisiers, Saclay (Transport électronique avec Florence Rullier-Albenque)
Irradiations électroniques au LSI (Ecole Polytechnique) Mesures en champ intenses au LCMI (Toulouse).
Financements
LabEx PALM
Références
Henri Alloul, “What do we learn from impurities and disorder in High Tc cuprates?”
Front. Phys. 12:1406242 (2024) doi: 10.3389/fphy.2024.1406242
Contacts
Henri Alloul – henri.alloul@universite-paris-saclay.fr