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Conducteurs organiques

Présentation

Grâce à leur surface de Fermi relativement simple, les conducteurs organiques sont susceptibles de constituer des composés modèles pour la physique des oscillations quantiques. En effet, dans de nombreux cas, elle constitue un réseau d’orbites couplées par la rupture magnétique. Cela donne lieu à des spectres d’oscillations quantiques présentant de nombreuses combinaisons de fréquences, incompatibles avec le modèle semi-classique de Falicov et Stachowiak. Ce phénomène qui est attribué à la formation de bandes de Landau et (ou) à l’oscillation du potentiel chimique sous champ magnétique nécessite une meilleure compréhension.

Membres du laboratoire impliqués dans cette activité

A. Audouard, M. Nardone, D. Vignolles

Collaborations

V.N Laukhin, E. Canadell (ICMAB Barcelona)
R.B. Lyubovskii, R.N. Lyubovskaya, E.B. Yagubskii (IPCP, Chernogolovka)
J.-Y. Fortin (Institut Jean Lamour, Nancy)

Combinaisons de fréquences dans des chaînes linéaires d’orbites couplées avec un faible temps de relaxation

Comme le montre l’insert de la figure ci-contre, la surface de Fermi du composé (BEDO)_5Ni(CN)_4 3C_2H_4(OH)_2 correspond à une chaîne linéaire d’orbites quasi-2D (orbites \alpha) couplées à des feuillets quasi-1D par la rupture magnétique. Remarquablement, un valeur cohérente du temps de relaxation est déduit des oscillations de Shubnikov-de Haas liées aux orbites de base \alpha, au second harmonique 2\alpha et à l’orbite de rupture magnétique \beta. Sa forte valeur suggère une forte réduction des oscillations du potentiel chimique. Pourtant, le spectre des oscillations renferme de nombreuses combinaisons de fréquences. Leur dépendance en température (masse effective) et (ou) en champ magnétique (temps de relaxation) ne sont en accord ni avec les prédictions du modèle d’interférences quantiques (orbites β-α, β-2α et 2(β-α)) ni avec celles du modèle semi-classique (orbites β+α).

Combinaisons de fréquences dans les réseaux d’orbites compensées

Nous avons montré que les oscillations du potentiel chimique sont fortement réduites pour les liquides de Fermi avec des orbites compensées. D’après les calculs de structure électronique, un tel réseau est obtenu dans la famille de composés (ET)_8[Hg_4X_{12}(C_6H_5Y)_2] (avec X, Y = Cl, Br). Comme le montre l’insert de la figure ci-contre, les deux orbites fermées de forme différente (nommées a) sont compensées alors que les parties \delta et \Delta sont des "orbites interdites". Cependant, alors que pour X=Cl, l’état fondamental est métallique, on observe une transition métal-non métal pour X = Br lorsque la température diminue. Pour X = Cl et Y = Br (métallique), toutes les combinaisons de fréquences observées dans les spectres d’oscillations de de Haas-van Alphen (dHvA) à bas champ (jusqu’à 28 T) sont cohérentes avec le modèle semi-classique. Au contraire, les spectres de la figure ci-contre, obtenus à partir de mesures de couple magnétique jusqu’à 55 T, montrent de nombreuses combinaisons de fréquences, pour la plupart interdites par le modèle semi-classique. Par ailleurs, la masse effective des orbites de base (a) diminue fortement sous pression. Les résultats suggèrent pour cette famille de composés un scénario de type Brinkman-Rice qui prévoit une divergence de la masse effective à l’approche d’une transition de Mott

Quelques références

D. Vignolles, A. Audouard, V.N. Laukhin, J. Béard, E. Canadell, N.G. Spitsina and E.B. Yagubskii, Eur. Phys. J. B. 55 383 (2007).
J.-Y. Fortin and A. Audouard, Phys. Rev. B 77 134440 (2008).
D. Vignolles, A. Audouard, R.B. Lyubovskii, M. Nardone, E. Canadell, E.I. Zhilyaeva and R.N. Lyubovskaya , Eur. Phys. J. B. 66 489 (2008).
D. Vignolles, A. Audouard, V.N. Laukhin, E. Canadell, T.G. Prokhorova and E.B. Yagubskii, Eur. Phys. J. B. (2009).