Thèse soutenue le 15 mai 2023 pour obtenir le grade de docteur de la Communauté Université Grenoble Alpes - Spécialité : Physique de la Matière Condensée et du Rayonnement

Résumé :
En 2018, la supraconductivité a été découverte dans le composé paramagnétique UTe₂ entre 1,5 et 2 K. La possibilité d'une supraconductivité spin triplet, peut-être induite par des fluctuations ferromagnétiques, et d'une supraconductivité topologique, a déclenché de très nombreuses études. Néanmoins, la symétrie d'appariement et le mécanisme restent inconnus.
Une propriété frappante d’UTe₂ à pression ambiante est sa résilience au champ magnétique. Pour une certaine gamme d’angles dans le cristal, la supraconductivité est détectée jusqu'à 60 T. De plus, pour un champ le long de l'axe b de difficile aimantation, la supraconductivité est renforcée au-dessus de 15 T jusqu'à une transition métamagnétique se produisant à Hm = 34,5 T.
Un résultat majeur de ce travail est la découverte d’une ligne de transition thermodynamique entre deux phases supraconductrices dans le diagramme de phase H-T le long de l’axe b. Ces mesures révèlent ainsi l'émergence d'une seconde phase supraconductrice au-dessus de 15 T lorsqu'un champ est appliqué le long de l'axe b. De plus, elles montrent que les deux phases sont de nature différente, ne correspondant pas à une simple changement de symétrie du paramètre d'ordre supraconducteur comme proposé dans des études théoriques antérieures. Elles confirment, comme suggéré par les études sous pression, qu’il y a deux mécanismes d’appariement en compétition dans UTe₂. Un scénario probable serait une phase supraconductrice spin triplet à bas champ, possiblement médiée par des fluctuations ferromagnétiques, et une phase singulet de spin à haut champ, possiblement médiée par des fluctuations anti-ferromagnétiques à l’approche de la transition métamagnétique.
Des mesures de chaleur spécifique ont également été effectuées sur le supraconducteur ferromagnétique UCoGe. Il s'agit d'un d'un candidat sérieux à la supraconductivité spin triplet. Malgré sa découverte il y a seize ans (2007), peu de mesures thermodynamiques ont été effectuées. Nos mesures de chaleur spécifique ont permis d'établir un premier diagramme de phase thermodynamique complet. Une analyse plus détaillée des résultats a permis de mettre en évidence de façon « directe » la suppression du mécanisme d’appariement pour des champs magnétiques appliqués dans l’axe de facile aimantation et montre aussi une évolution très inhabituelle du paramètre d’ordre surpaconducteur à bas champ dans les directions de difficiles aimantation.

Jury :
Présidente : Julia Meyer
Rapporteure : Anne de Visser
Rapporteur : Valentin Taufour
Examinateur : Kamran Behnia
Examinateur : Ilya Sheikin
Directeur de thèse : Jean-Pascal Brison

Mots clés :
Supraconductivité spin triplet, supraconductivité non-conventionnelle, électrons corrélés, chaleur spécifique, fermions lourds

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