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La dernière décennie a été marquée par la redécouverte des effets du couplage spin-orbite (SOC) dans de nombreux domaines, des isolants topologiques à la spintronique. Il pourrait également donner lieu à des effets nouveaux dans les systèmes corrélés. Nous nous intéressons aux structures lamellaires de perovskite Srn+1IrnO3n+1. Ce projet s'inscrit dans le cadre de l'ANR Socrate
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| Sr2IrO4 : un nouvel oxyde corrélé ?
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Dans un isolant de Mott, les électrons sont localisés par une répulsion coulombienne forte entre électrons. La plupart d'entre eux sont constitués de métaux de transition 3d (V2O3, cuprates, etc). Les orbitales 5d sont plus étendues spatialement que les orbitales 3d ce qui doit réduire la force de cette répulsion électronique. Pourtant, de numbreux iridates sont isolants alors qu'ils ont des bandes partiellement remplies. Ils pourraient être un nouveau type d'isolant : l'isolant de Mott spin-orbite.
L'isolant "Mott spin-orbit" [d'après BJ Kim et al., Physical Review Letters 101, 076402 (2008)].(a) Image ionique des bandes 5d de l'Iridium. Leur dégénrescence est levée par le champ cristallin (au centre) puis par le couplage spin-orbite (à droite). (b-d) Image de bandes. (b) En l'absence de couplage spin-orbite, 5 électrons occupent le niveau t2g trois fois dégénéré et un état métallique est attendu. (c) Avec couplage spin-orbite, 4 électrons remplissent le niveau Jeff=3/2 et 1 le niveau Jeff=1/2. Le composé est toujours métallique, mais il y a maintenant une bande non dégénérée demi remplie près du niveau de Fermi, beaucoup plus sensible aux corrélations. (d) Les corrélations séparent le niveau Jeff=1/2 en bandes de Hubbard supérieure et inférieure (UHB et LHB). La bande LHB est remplie par un électron et le composé est maintenant isolant.
Le pérovskite lamellaire Sr2IrO4 est certainement l’exemple le plus étudié. Nous avons synthétisé Sr2IrO4 et des composés voisins sous forme de monocristaux. Nous étudions différents aspects de leurs propriétés physiques par ARPES, transport et RMN. Nous essayons de doper ces matériaux pour obtenir des phases métalliques. Très peu de choses sont connues sur les propriétés de ces phases, mais des similarités avec les cuprates ont conduit des théoriciens à proposer que la supraconductivité à haute température y serait possible. => Présentation générale de cette thématique au GDR MICO, 23 Novembre 2015. => Comment se reconstruit la structure électronique à la transition ? Voir notre première publication sur le sujet. => Propositions de sujets de Stage/ thèse/ post-doc
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