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Tristan Combier

Criticalité quantique ferromagnétique dans les composés ternaires à base d’uranium : URhSi, URhAl, et UCoAl

Publié le 27 février 2014


Thèse soutenue le 27 février 2014 pour obtenir le grade de docteur de l'Université de Grenoble - Spécialité : Physique de la matière condensée et du rayonnement

Résumé :
Dans cette thèse, on étudie la criticalité quantique ferromagnétique dans trois composés ternaires à base d'uranium, par des mesures thermodynamiques et de transport sur des échantillons monocristallins, à basse température et sous haute pression. URhSi et URhAl sont des systèmes ferromagnétiques itinérants, tandis que UCoAl est un système paramagnétique étant proche d'une instabilité ferromagnétique. Tous ont une phase ordonnée de type Ising. Dans le composé orthorhombique URhSi, on montre que la température de Curie diminue lorsqu'un champ magnétique est appliqué perpendiculairement à l'axe facile d'aimantation, et une transition de phase quantique est attendue autour de 40 T. Dans le système hexagonal URhAl, on établit le diagramme de phase pression--température pour la première fois, lequel indique une transition de phase quantique vers 5 GPa. Dans le composé isostructural UCoAl, on étudie la transition métamagnétique par des mesures d'aimantation, d'effet Hall, de résistivité et de dichroïsme circulaire magnétique des rayons X. On observe des phénomènes de relaxation magnétique intrigants, avec des sortes de marches. L'effet Hall et la résistivité ont été mesurés à des températures de réfrigérateur à dilution, sous pression hydrostatique jusqu'à 2,2 GPa, et sous champ magnétique jusqu'à 16 T. La transition métamagnétique se termine sous pression et champ magnétique au niveau d'un point critique quantique terminal. Dans cette région, il se produit une forte augmentation de la masse effective, et une différence intrigante entre champ montant et descendant apparaît dans la résistivité transverse. Ce pourrait être la signature d'une nouvelle phase, éventuellement reliée aux phénomènes de relaxation observés dans les mesures d'aimantation, et résultant de frustrations au sein du réseau quasi-Kagomé que forment les atomes d'uranium dans cette structure cristalline.

Jury :
Président : M. Klaus Hasselbach
Rapporteur : M. Kenji Ishida
Rapporteur : M. Manuel Brando
Directeur de thèse : M. Jean Pascal Brison
Co-directeur de thèse : M. Dai Aoki

Mots clés :
composés d'uranium, nouvelles phases quantiques, résistivité, effet Hall, aimantation, XMCD, haute pression, criticalité quantique, fermions lourds, basse température, ferromagnétisme, électrons fortement corrélés

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