Effets des phonons et des excitations magnétiques dans les supraconducteurs à base d’oxyde de cuivre étudiés dans le modèle de singularité de van Hove
Effets des phonons et des excitations magnétiques dans les supraconducteurs à base d’oxyde de cuivre étudiés dans le modèle de singularité de van Hove
Fichiers
Date
2011-04-20
Auteurs
Bechlaghem Ali
Nom de la revue
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Titre du volume
Éditeur
Université oran1 Ahmed Ben Bella
Résumé
Les Supraconducteurs à base d'oxyde de cuivre sont caractérisés parleur haute température critique et leur forte anisotropie. Ils sont formésde un, deux ou trois plans de cuivre CuO2 séparés par d'autres plans quisont isolants ou simplement métalliques et qui constituent des réservoirs decharges Ces nouveaux supraconducteurs sont composés de cinq famillesprincipales :- les composés au Lanthane pour lesquels la températurecritique maximale est 38 K,- les composés à l'Yttrium pour lesquels latempérature critique maximale est 92 K,- les composés au Bismuth pourlesquels la température critique maximale est 110 K,- les composés auThallium pour lesquels la température critique maximale est 125 K,- lescomposés au Mercure pour lesquels la température critique maximale est 135 K,La forte anisotropie des ces composés se traduit par des grandeursphysiques anisotropes. ils ont une résistivité faibles dans les plans ab que
dans la direction c. Le gap est anisotrope large dans les plans ab que dansla direction c. De plus la longueur de cohérence est faible dans les plansab et large dans la direction c. On conclut que les plans CuO2 sontresponsable de l'antiferromagnétisme est la supraconductivité.Deuxcaractéristiques essentielles à tous ces composés : la bidimensionnalité deleur structure cristalline dérivée de la structure pérovskite et la valencemixte Cu2+ - Cu3+. Cette valence mixte est responsable des propriétésélectriques de ces matériaux puisque le nombre de porteurs de charges vadépendre du taux de cuivre formellement trivalent ; en fait le trou portépar cuivre Cu3+ est transféré sur la bande des oxygènes voisins où il estdélocalisé.Lorsque le dopage augmente, la température de transitionsupraconductrice atteint son maximum à et à pour les composés La2-xSrxCuO4et YBa2CuO6+x respectivement. Au de-là du dopage optimal, lasupraconductivité tend à disparaitre dans le composé La2-xSrxCuO4 quand sa densité en trou O- augmente beaucoup c'est-à-dire pour une meilleuresituation métallique : ceci peut être lié au fait que la bonne mobilité destrous détruit complètement l'A.F. responsable de l'interaction attractive.La température critique dépend fortement du dopage. Il existe un dopageoptimal pour lequel la température critique est maximale. Au-delà de cedopage optimal ( ), la température critique décroit rapidement, par exemplediminue de 90 K à 14 K pour le composé au Thallium Tl2Ba2CuO6+x fortementdopé et si x augmente encore s'annule et la supraconductivité disparait. Demême si on s'écarte du dopage optimal d'un coté ou d'un autre la températurecritique décroit et disparait pour le composé au Bismuth.Contrairement auxsupraconducteurs classiques, ces composés possèdent des plans CuO2 qui sontresponsables de leurs propriétés électroniques. La structure électronique deces plans montre qu'il Il apparait deux sous bandes d-p, l'une antiliantecontenant la singularité et l'autre liante contenant la singularité et uneautre bande qui se réduit au niveau de l'oxygène. C'est cette bandeantiliante qui est responsable des propriétés électroniques du système.Cette bande est exactement à moitie remplie dans le composé non dopé, et lasurface de Fermi est inscrite dans le carré formant la première zone deBrillouin.Deux propriétés importantes qui caractérisent ces matériaux parrapport aux supraconducteurs classiques :- le rapport est très large etatteint la valeur 13 pour le composé au Mercure contrairement à la valeurstandard 3.53 établie par la théorie B.C.S. Le coefficient R augmente avecla température critique,- le coefficient de l'effet isotopique est trèsfaible pour les cuprates supraconducteurs contrairement aux supraconducteursclassiques qui ont un coefficient standard Alpha = 0.5. Ce coefficientdiminue avec la température critique et atteint sa valeur minimale au dopageoptimal (température critique maximale).Plusieurs approches ont étéproposées ; les unes tentant d'expliquer la large valeur de R et les autrestentant d'expliquer la faible valeur de Alpha. Mais à notre avis, aucuneapproche n'a pu donner une explication satisfaisante. Dans notre travail,nous allons étendre la théorie B.C.S. en combinant le modèle des excitationsmagnétiques et le modèle de singularité de van Hove. Nous avons établie uneexpression analytique générale de la température de transitionsupraconductrice. A partir de cette expression, nous avons établi uneexpression analytique du rapport et nous avons montré qu'on peut avoir desvaleurs larges par rapport à la valeur standard B.C.S. (3.53). A partir del'expression générale de la température de transition supraconductrice, uneexpression du coefficient de l'effet isotopique a été déduite et nous avons
montré que ce coefficient diminue avec la température critique conformémentaux résultats expérimentaux. L'interaction due aux phonons augmente latempérature critique, le gap supraconducteur et le rapport R. L'interactiondue aux excitations magné
Description
Mots-clés
Supraconductivité, Singularité de Van Hove, Gap supraconducteur, Pseudogap, Effet isotopique, Phonons, Excitations magnétiques, Masseeffective, Energie de Debye, Constante de couplage