Contribution à l'étude des conducteurs quasi-unidimensionnels sous champ magnétique
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
This work deals with the magnetic field effects on the phase diagram of quasi-one dimensional conductors. Its aim is to understand how a magnetic field can destroy a metallic phase and induce a Spin Density Wave (SDW) phase, as is experimentally observed in organic conductors such as the Bechgaard salts. It is divided in two mains parts: - The magnetic field Zeeman coupling to the one-dimensional (1D) electron gas freezes certain electronic interaction processes and thus alters the character of 1D fluctuation. The evolution of the various instabilities of the electron gas (Charge or Spin Density Wave, singlet or triplet superconductivity) is described when the field, as well as the chemical potential, is varied. The latter has been shown to have the same effect on the charge degrees of freedom in the vicinity of half-band filling as the magnetic field on the spin degrees of freedom. – In the case of the quasi-one dimensional electron gas, SDW condensation is shown to depend both on the Fermi surface geometry (nesting properties) and on a new mechanism due to the magnetic field orbital coupling: the quantization of electronic motion. This new aspect, baptized quantized nesting effect, has the following consequences: - A series of first order transitions between SDW sub-phases appears as the magnetic field increases. – Each subphase is labelled by an integer quantum number n. It is characterized by n completely filled Landau levels. – At zero temperature, one expects a Hall effect quantization. This theory allows to understand practically all experimental results obtained so far in field induced SDW phases in the Bechgaard salts.
Abstract FR:
Nous avons étudié les effets du champ magnétique sur le diagramme de phases des conducteurs quasi-unidimensionnels pour comprendre, en particulier comment un champ magnétique peut détruire l’état métallique et induire une phase Onde de Densité de Spin (ODS), comme cela est observé expérimentalement dans les conducteurs organiques que sont les sels de Bechgaard. Cette thèse contient deux parties : - Le couplage Zeeman du champ magnétique au gaz d’électrons unidimensionnel (1D) a pour conséquence de geler certains processus d’interactions électroniques et donc de modifier les fluctuations 1D. On en déduit l’évolution des différentes instabilités du gaz d’électrons (Onde de Densité de Charge ou de Spin, supraconductivité singulet ou triplet) en fonction du champ, et aussi du potentiel chimique dont nous avons montré que l’effet sur les degrés de liberté de charge au voisinage d’une bande demi remplie est analogue à celui du champ sur les degrés de liberté de spin. – Dans le gaz quasi-unidimensionnel, la formation d’une phase ODS dépend d’une part de la géométrie de la surface de Fermi (propriétés d’emboîtement, de nesting) et d’autre part d’un aspect nouveau introduit par le couplage orbital au champ magnétique : la quantification du mouvement électronique. Ce double aspect, appelé nesting (emboîtement) quantifié, se traduit par les conséquences suivantes : - Un champ magnétique croissant induit une cascade de transitions du premier ordre entre sous-phases ODS. – Dans chaque sous-phase, indexée par un entier n, le nombre d’états itinérants remplit complètement n niveaux de Landau. – A température nulle, on s’attend donc à une quantification de l’effet Hall. Cette théorie permet d’expliquer l’essentiel des résultats expérimentaux sur les phases ODS induites par le champ magnétique dans les sels de Bechgaard.