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Les cuprates : diagramme de phase

 

La figure suivante montre le diagramme de phase générique des cuprates. Le paramètre de contrôle est le dopage en porteur de charges p. À dopage nul les cuprates sont des isolants dits de Mott, et sont antiferromagnétiques. Les isolants de Mott ne sont pas des isolants de bandes conventionnels, où le principe de Pauli empêche la conduction d’un courant électrique. Dans un isolant de Mott c’est la répulsion coulombienne qui est responsable du caractère isolant. Cette dernière empêche deux électrons d’occuper le même site du réseau cristallin, si bien que lorsque chaque site cristallin est occupé par un électron, ceux-ci sont localisés. De plus, l’état de spin de plus basse énergie est un état antiferromagnétique, qui permet de diminuer l’énergie cinétique du système par super-échange entre plus proches voisins. Lorsqu’on dope le système, la phase antiferromagnétique disparaît rapidement pour laisser place à la supraconductivité. La température critique supraconductrice est maximum au dopage dit optimum. Le régime surdopé, au-dessus du dopage optimum est caractérisé par des propriétés plus conventionnelles, où les cuprates se comportent comme des métaux corrélés. Dans le régime sous-dopé, on trouve à température finie la phase pseudogap qui alimente de nombreux débats depuis les tous débuts de la supraconductivité à haute Tc. Cette phase énigmatique fut identifiée par de nombreuses techniques et les observations faites dans cette phase défient nombres des théories modernes de la physique de la matière condensée. C’est le régime sous-dopé et la phase pseudogap qui nous intéresse particulièrement dans nos recherches.