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Effet des corrélations électroniques sur le pouvoir thermoélectrique dans les cobaltates

Patrice Limelette, LEMA, Université François Rabelais - Tours


Redécouverts il y a une dizaine d’années [1], les oxydes de cobalt de type AxCoO2 sont des isolants de Mott dopés quasi-bidimensionnels qui ont la particularité de combiner des propriétés électroniques plutôt caractéristiques des isolants, comme un fort pouvoir thermoélectrique, à d’autres généralement observées dans les métaux (faible résistivité électrique). Ces matériaux soulèvent ainsi de nombreuses questions portant notamment sur l’origine de la supraconductivité observée dans la famille NaxCoO2 [2], le lien entre le magnétisme et la thermoélectricité [3], et naturellement le rôle des corrélations électroniques sur le pouvoir thermoélectrique [4].

Afin de mieux comprendre l’influence des corrélations électroniques sur le pouvoir thermoélectrique, nous nous sommes intéressés aux propriétés de deux composés appartenant à une classe de cobaltates dits misfit. Aussi avons-nous pu mettre en évidence en combinant des mesures de transport électrique, thermoélectrique et thermodynamique, que ces systèmes se comportaient comme s’ils étaient constitués à la fois de quasiparticules et de spins localisés. Ces quasiparticules, qui présentent un degré d’itinérance plus ou moins prononcé selon les composés, contribueraient ainsi de façon efficace au pouvoir thermoélectrique grâce à leur masse effective fortement renormalisée par les corrélations, tandis que ces spins localisés fourniraient une contribution purement entropique. C’est donc ici dans une dualité des excitations électroniques en présence de corrélations fortes que pourraient s’interpréter les propriétés de ces cobaltates et en particulier les fortes valeurs de pouvoir thermoélectrique.

[1] Terasaki, Y. Sasago and K. Uchinokura, Phys. Rev. B 56, R12685 (1997)

[2] Maw Lin Foo et al., Phys. Rev. Lett. 92, 247001 (2004)

[3] J. Bobroff, S. Hébert, G. Lang, P. Mendels, D. Pelloquin, and A. Maignan, Phys. Rev. B 76, R100407 (2007)

[4] P. Limelette, S. Hébert, V. Hardy, R. Frésard, Ch. Simon, and A. Maignan, Phys. Rev. Lett. 97, 046601 (2006)