Supraconductivité du composé borocarbure TmNi2B2C (rôle du magnétisme et phase FFLO)

Abstract

Cette thèse a eu pour objet l'étude de l'influence du magnétisme sur la supraconductivité du composé borocarbure TmNi2B2C. Nous introduisons d'abord le problème de la coexistence de ces deux phénomènes coopératif a priori antagonistes. Nous y situons TmNi2B2C et décrivons également les motivations de ce travail de thèse : TmNi2B2C est un composé où une nouvelle phase supraconductrice doit être favorable, la phase FFLO. Bien que prédite depuis longtemps, une claire mise en évidence expérimentale manque encore. Nous introduisons ensuite plus précisément la classe des borocarbures et TmNi2B2C, pour décrire ensuite nos efforts effectués dans la croissance cristalline de bons échantillons monocristallins. Cette partie se termine sur la description de nos mesures de spectroscopie et de microscopie à effet tunnel. Nous avons mesuré des gaps supraconducteurs très propres et reproductibles, une première sur des supraconducteurs magnétiques. Nous décrivons ensuite le diagramme de phase supraconducteur précis que nous avons obtenu par des mesures de résistivité de TC= 11K jusqu'à 50mK. Nous expliquons sa non-monotonie par un champ critique en limite paramagnétique, à cause du champ d'échange entre les moments localisés de Tm et les électrons supraconducteurs. Des mesures d'aimantation à SQUID, nous permettent d'estimer la force de ce champ d'échange. Enfin, nous décrivons l'influence du magnétisme sur le réseau de vortex, à la recherche d'une signature de la phase FFLO. Nous avons ans un premier temps effectué des mesures de courant critique par transport qui montrent un chute à basse température en opposition avec le comportement habituel. Pour sonder l'état des vortex, nous avons utilisé une technique originale, des mesures de tension transverse. Si le comportement de la tension transverse est celui attendu à haute température (au-dessus de 3K), à basse température, on observe un changement de régime qui peut s'expliquer qualitativement par la présence de la phase FFLO.We present results on the interplay between magnetism and superconductivity in the bororcarbide TmNi2B2C. The bororcarbides are a new family where both magnetism and superconductivity coexist. First, we introduce the question of the coexistence of these two antagonistic phenomena and the aim of this Ph.D.: TmNi2B2C is a compound where a new superconducting phase should be likely to appear. This is the so-called FFLO phase. We wanted to observe this phase in TmNi2B2C. We, then, introduce more precisely the borocarbide family and TmNi2B2C in particular. We show our efforts to provide ourselves with good single crystals. We succeeded to grow good Yni2B2C single crystals, but failed to grow YNi2B2C ones. This second chapter ends with the description of our STM measurements. We have been able to have nice, reproducible gaps, which is a first for magnetic superconductors. The third chapter deals with the study of the influence of magnetism on the critical field. We measured a precise phase diagram down to 50mK with resistivity measurements. We explain its unusual shape by the Pauli limit, enhanced by the exchanged field between localized moments and the superconducting electrons. Magnetization measurements allowed us to get an estimation of the exchange constant. The last chapter deals with the influence of magnetism on the vortices lattice. We first performed some critical currents measurement by transport. The critical current diminished at low temperature though in classical superconductor, it raises. The mechanism for this feature is still to be found. We have probed the state of the vortices lattice through transverse voltage measurements. We show that, although at high temperature, this voltage behaves as expected there is a behavior change under 3K, around the temperature where the FFLO phase is expected. The change in this behavior can be qualitatively explained by the appearance of the FFLO. For a more quantitative description, some precise calculations are needed.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF