Thèse soutenue le 21 mai 2015 pour obtenir le grade de docteur de l'Université Grenoble Alpes - Spécialité : Physique de la matière condensée et du rayonnement

Résumé :
Cette thèse se concentre sur l'étude de composés magnétiques géométriquement frustrés où les ions magnétiques se situent aux sommets d'un réseau de tétraèdres partageant leurs sommets: les composés pyrochlores. Deux familles de formule chimique R₂M₂O₇, où R est un lanthanide et M= Ti, Sn, sont particulièrement intéressantes puisqu'elles présentent une grande variété d'états magnétiques exotiques. Premièrement, nous avons étudié le champ cristallin agissant au site de la terre rare dans l'approximation de Stevens où uniquement le terme fondamental est considéré. Un jeu unique de paramètres a été déterminé pour chaque famille considérée grâce à une analyse globale incluant des spectres de neutrons inélastiques de plusieurs comp​osés. Ensuite, nous avons caractérisé avec un large éventail de techniques les propriétés physiques à basse température de Nd₂Sn₂O₇. En dessous de la température de transition Tc=0,91 K, ce composé possède un ordre magnétique à longue portée dans la configuration de spins dite "all-in-all-out". Une persistance de la dynamique de spins a été révélée dans la phase ordonnée, attribuée à des excitations unidimensionnelles de spins. Une dynamique de spins anormalement lente est également reportée dans la phase paramagnétique. Enfin, nous avons apporté quelques informations sur les deux états fondamentaux proposés pour le composé très étudié Tb₂Ti₂O₇ : premièrement, l'apparition d'une transition Jahn-Teller à basse température est suggérée mais l'absence d'élargissement des pics de Bragg réfute la présence d'une transition structurale. Enfin ce composé pourrait être un exemple d'une glace de spin quantique mais l'existence d'un plateau d'aimantation n'est pas évident jusqu'à T=20 mK.

Jury :
Président : Mr Olivier Isnard
Rapporteur : Mr Hans-Henning Klauss
Rapporteur : Mr Andrew Wildes
Examinateur : Mr Fabrice Bert
Directeur de thèse : Mr Pierre Dalmas de Réotier
Co-encadrant de thèse : Mr Björn Fåk

Mots clés :
Magnétisme, Frustration géométrique, Pyrochlore, Champ cristallin, Diffusion de neutrons, Relaxation du spin du muon

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