Étude des oscillations de magnétorésistance du Pr[indice inférieur 2-x]Ce[indice inférieur x]CuO[indice inférieur 4+ [delta]]

Abstract

L’étude des supraconducteurs à haute température critique a fait couler beaucoup d’encre ces vingt dernières années. Malgré l’intérêt accru des chercheurs pour ces matériaux, plusieurs de leurs propriétés sont encore incomprises. Par exemple, le rôle du magnétisme dans le mécanisme de la supraconductivité demeure un des sujets de recherche les plus actifs. Le présent projet de recherche se penche sur un cuprate dopé aux électrons, le Pr[indice inférieur 2-x]Ce[indice inférieur x]CuO[indice inférieur 4+δ] (PCCO). Au lieu d’étudier l’état supraconducteur de ce matériau, c’est plutôt l’état normal, non supraconducteur, qui a été ciblé, en particulier lorsque le matériau présente une phase antiferromagnétique qui coexiste ou compétitionne avec la phase supraconductrice. Des oscillations de magnétorésistance ([indice inférieur Pab]) ont récemment été observées avec des monocristaux de PCCO, x=0.15, non supraconducteurs, lorsque le champ magnétique est appliqué parallèlement aux plans de Cu-O. Ces oscillations sont reliées à l’antiferromagnétisme des spins aux sites des atomes de cuivre du PCCO, tel que mis en évidence par l’observation d’une signature pouvant être reliée à une transition spin-flop. Puisque l’ordre antiferromagnétique varie avec le dopage en x et ô, il est alors pertinent de se servir des oscillations de magnétorésistance afin d’étudier l’impact de l’antiferromagnétisme sur les propriétés de ces cuprates. Pour ainsi cartographier la présence et le type de ces oscillations en fonction des paramètres du diagramme de phases (température, champ magnétique, concentrations de cérium et d’oxygène), l’utilisation de couches minces devient inévitable. Méthode beaucoup plus rapide que la croissance de monocristaux, le dépôt de couches minces par ablation laser permet aussi de varier facilement x et δ selon les paramètres expérimentaux utilisés. Des couches minces de PCCO x = 0.05 à 0.20 ont été fabriquées et ce, pour plusieurs concentrations d’oxygène δ. Les mesures de magnétorésistance ont ensuite été réalisées pour plusieurs valeurs de température et de champ magnétique (parallèle aux plans de Cu-O). L’utilisation d’un programme de lissage cosinusoïdal a rendu possible la quantification des oscillations de magnétorésistance (amplitude et phase). On a ainsi pu observer que le type dominant d’oscillation varie en fonction de la concentration de cérium et de la température, mais ne varie généralement pas en fonction de la concentration d’oxygène (à basse température) ni du champ magnétique. Enfin, la présence d’une transition spin-flop et la modulation du recouvrement des fonctions d’onde (conduction par sauts à portée variable) sont proposées pour interpréter les oscillations de magnétorésistance du PCCO x=0.05 à T=5K.