Etude par photoémission résolue an angle des plans triangulaires de cobalt
Institution:
Paris 11Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
In this thesis we have investigated the electronic structure of misfit cobaltates by mean of angle resolved photoemission spectroscopy (ARPES). In cobaltates, CoO2 planes are intercalated by different structures, acting as charge reservoirs. The fundamental interest is the one of strongly correlated metals with partially filled d-orbitals, where the interaction of the correlated electrons with the environment of the many other degrees of freedom (lattice, orbitals, magnetic, etc. ) is indeed responsible for novel electronic properties. In Na-cobaltates, the discovery of an exotic superconducting phase in 2003, raised the interest of the scientific community. Subsequently, a very rich phase diagram as a function of electron doping was revealed. These compounds offer the possibility to investigate the evolution of the electronic properties from the Mott-insulator limit(x=0) to the band insulator one(x=1). Surprisingly, signatures of strong correlations appear very far from the Mott-insulator limit, where they are generally expected. By ARPES, we have studied in details the electronic structure of different cobaltates phases approaching the band insulator limit. We have revealed the presence of an incoherent structure, evidencing the presence of strong correlations. We have measured the strength of correlations and found that they increase when approaching the band insulator limit. Moreover, we have observed the presence of Fermi surface replicas, due to a non-negligible influence of the dopant layer. We suggest that this ‘coupling ’ could induce a charge order, which could be at the origin of the counterintuitive development of the correlations in this doping limit.
Abstract FR:
Dans cette thèse nous avons étudié la structure électronique d’une famille de cobaltates incommensurables, par photoémission résolue en angle (ARPES). Dans les cobaltates, des structures différentes, agissant comme des réservoirs de charge, sont intercalées entre les plans de CoO2. Ces composés présentent de fortes corrélations au sein des orbitales d partiellement remplies qui interagissent avec les autres degrés de liberté du système (réseau, orbitales, magnétisme, etc. ), ce qui entraîne de nouvelles propriétés électroniques. Dans les cobaltates au Na, la découverte en 2003 d'une nouvelle phase supraconductrice a suscité l'intérêt de la communauté scientifique. Par la suite, un diagramme de phase très riche en fonction du dopage électronique a été découvert. Ces composés offrent la possibilité d'étudier l'évolution des propriétés électroniques depuis la limite de l’isolant de Mott jusqu’à celle de l’isolant de bande, où, étonnamment, de fortes corrélations électroniques apparaissent. Par ARPES, nous avons étudié la structure électronique des différents cobaltates, proches de la limite de l’isolant de bande. Nous avons mis en évidence la présence d'une structure incohérente, attestant de la présence de fortes corrélations électroniques. Nous avons mesuré la force de ces corrélations et trouvé qu'elles augmentent à l'approche de la limite de l’isolant de bande. De plus, nous avons observé la présence de répliques de la surface de Fermi, indiquant une influence non négligeable de la structure du dopant. Nous suggérons que ce «couplage» pourrait induire un ordre de charge, ce qui pourrait être à l'origine des fortes corrélations observées dans cette limite de dopage.