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Interactions entre la supraconductivité et la criticité quantique, dans les composés CeCoIn5, URhGe et UCoGe, Interactions between Superconductivity and Quantum Criticality in CeCoIn5, URhGe and UCoGe

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Description

Sous la direction de Jean-pascal Brison
Thèse soutenue le 11 février 2011: Grenoble
Le sujet de cette thèse est l'analyse du second champ critique supraconducteur (Hc2) ainsi que l'interaction entre la supraconductivité et les points critiques quantiques (PCQ), pour les composés CeCoIn5, URhGe et UCoGe. Dans le composé CeCoIn5, l'étude par résistivité du domaine de liquide de Fermi a permis la localisation précise du PCQ a pression ambiante. Cette analyse permet d'invalider l'hypothèse d'une coïncidence entre Hc2(0) et le PCQ. Dans une deuxième partie, l'évolution sous pression de Hc2 est analysée. Le dôme supraconducteur de ce composé est non-conventionnel avec deux pressions caractéristiques différentes: à ~1.6GPa, la température de transition supraconductrice est maximum alors que c'est à ~0.4GPa que la plupart des grandeurs physiques (maximum de Hc2(0), maximum de la pente dHc2/dT, maximum du saut de chaleur spécifique DC/C, ...) suggèrent la présence d'un PCQ. Nous expliquons cet antagonisme par l'importance des processus de brisure de pairs liés a la proximité du PCQ. Ces deux observations nous permettent de proposer un nouveau diagramme de phase pour CeCoIn5. Dans une troisième partie, les mesures de conduction thermique sur les composés URhGe et UCoGe sont présentées. Elles nous permettent dans un premier temps d'obtenir la transition bulk supraconductrice et de confirmer la forme in-habituelle de Hc2 observée en résistivité. La dépendance en températures et en champs de la conduction thermique nous permet d'identifier une contribution non-électronique au transport de chaleur jusqu'aux plus basses températures. D'autre part, nous identifions deux différents domaines supraconducteurs a bas et hauts champs appliqués selon l'axe b. Ces deux domaines sont compatibles avec un modèle de supraconductivité multigaps. Suivant ces observations et des mesures de pouvoir thermoélectrique, nous proposons un modèle de transition de Lifshitz pour ces deux composés.
-Supraconductivité
-CeCoIn5
-URhGe
-UCoGe
-Conductivité thermique
-Fermion lourds
-Point critique quantique
-Champ critique
The subject of this thesis is the analyze of the superconducting upper critical field (Hc2) and the interaction between superconductivity and quantum critical points (QCP), for the compounds CeCoIn5, URhGe and UCoGe. In CeCoIn5, study by mean of resistivity of the Fermi liquid domain allows us to localize precisely the QCP at ambient pressure. This analyze rule out the previously suggested pinning of Hc2(0) at the QCP. In a second part, the evolution of Hc2 under pressure is analyzed. The superconducting dome is unconventional in this compound with two characteristic pressures: at 1.6GPa, the superconducting transition temperature is maximum but it is at 0.4GPa that physical properties (maximum of Hc2(0), maximum of the initial slope dHc2/dT, maximum of the specific heat jump DC/C,... ) suggest a QCP. We explain this antagonism with pair-breaking effects in the proximity of the QCP. With these two experiments, we suggest a new phase diagram for CeCoIn5. In a third part, measurements of thermal conductivity on URhGe and UCoGe are presented. We obtained the bulk superconducting phase transition and confirmed the unusual curvature of the slope dHc2/dT observed by resistivity. The temperatures and fields dependence of thermal conductivity allow us to identify a non-electronic contribution for heat transport down to the lowest temperature (50mK) and probably associated with magnon or longitudinal fluctuations. We also identified two different domains in the superconducting region, These domains are compatible with a two bands model for superconductivity. Thermopower measurements on UCoGe reveal a strong anisotropy to current direction and several anomaly under field applied in the b direction. We suggest a Lifshitz transition to explain our observations in these two compounds.
-Superconductivity
-CeCoIn5
-URhGe
-UCoGe
-Thermal conductivity
-Heavy fermions
Source: http://www.theses.fr/2011GRENY010/document

Subjects

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Language English
Document size 6 MB

´UNIVERSITE DE GRENOBLE
`THESE
pour obtenir le grade de:
´DOCTEUR DE L’UNIVERSITE DE GRENOBLE
Sp´ecialit´e: Physique de la mati`ere condens´ee et du rayonnement
Arrˆet´e minist´eriel: 7 aouˆt 2006
Pr´esent´ee par
Ludovic Howald
Th`ese dirig´ee par Jean-Pascal Brison
pr´epar´ee au sein du Service de Physique Statistique, Magn´etisme et
Supraconductivit´e (SPSMS)
´dans l’Ecole Doctorale de Physique, Grenoble
Interactions entre la supraconductivit´e et la
criticit´e quantique, dans les compos´es
CeCoIn , URhGe et UCoGe5
Th`ese soutenue publiquement le 11 f´evrier 2011,
devant le jury compos´e de:
Dr. Claude BERTHIER
Laboratoire National des Champs Magn´etiques Intenses (Pr´esident)
Prof. Hermann SUDEROW
Universidad Auto´noma de Madrid (Rapporteur)
Dr. Christoph MEINGAST
Karlsruhe Institute of Technology (Rapporteur)
Dr. Jean-Pascal BRISON
´Commissariat l’Energie Atomique (Directeur de th`ese)
tel-00584598, version 2 - 11 Apr 2011tel-00584598, version 2 - 11 Apr 2011Interactions between Superconductivity
and Quantum Criticality in CeCoIn ,5
URhGe and UCoGe
tel-00584598, version 2 - 11 Apr 2011tel-00584598, version 2 - 11 Apr 2011I
Abstract
The subject of this thesis is the analyze of the superconducting upper critical eld
(Hc2) and the interaction between superconductivity and quantum critical points
(QCP), for the compounds CeCoIn5, URhGe and UCoGe. In CeCoIn5, study by
mean of resistivity of the Fermi liquid domain allows us to localize precisely the
QCP at ambient pressure. This analyze rule out the previously suggested pinning
of Hc2(0) at the QCP. In a second part, the evolution of Hc2 under pressure is
analyzed. The superconducting dome is unconventional in this compound with two
characteristic pressures: at 1.6GPa, the superconducting transition temperature
is maximum but it is at 0.4GPa that physical properties (maximum of Hc2(0),
maximum of the initial slope dHc2/dT, maximum of the specic heat jump DC/C,...
) suggest a QCP. We explain this antagonism with pair-breaking eects in the
proximity of the QCP. With these two experiments, we suggest a new phase diagram
for CeCoIn5.
In a third part, measurements of thermal conductivity on URhGe and UCoGe
are presented. We obtained the bulk superconducting phase transition and con-
rmed the unusual curvature of the slope dHc2/dT observed by resistivity. The
temperatures and elds dependence of thermal conductivity allow us to identify
a non-electronic contribution for heat transport down to the lowest temperature
(50mK) and probably associated with magnon or longitudinal uctuations. We also
identied two dierent domains in the superconducting region, These domains are
compatible with a two bands model for superconductivity. Thermopower measure-
ments on UCoGe reveal a strong anisotropy to current direction and several anomaly
under