Fermions lourds
Description
Les systèmes de fermions lourds sont une classe de systèmes électroniques fortement corrélés dans lesquels les porteurs de charge peuvent avoir des masses jusqu’à 1000 fois supérieures à la masse de l’électron libre. Cette masse effective importante provient souvent des orbitales f des atomes de terres rares ou d’actinides. L’état fondamental des fermions lourds est facilement accordé et contrôlé par un paramètre thermodynamique externe. Par exemple, les phases magnétiques peuvent être supprimées à une transition de phase quantique sous l’effet de la pression ou d’un champ magnétique.
Membres de l’équipe
Thèmes
Supraconductivité non conventionnelle
Quantum Critical Points
Magnetic Phase Diagrams
Quantum oscillations and Fermi surfaces
Techniques
Magnétisation
Contac
ts: GABRIEL SEYFARTH (Grenoble) : gabriel.seyfarth [a] lncmi.cnrs.fr
La mesure de l’aimantation est basée sur le principe de la balance de Faraday, décrite ci-dessus. Un échantillon magnétique est placé sur une plate-forme suspendue, à l’intérieur d’un gradient de champ magnétique créé par un ferromagnétique. La force magnétique exercée sur l’échantillon induit un déplacement de la plate-forme qui est détecté par une mesure de capacité.
Les oscillations quantiques de Haas van Alphen sont mesurées jusqu’au champ le plus élevé lorsqu’elles sont appliquées le long de l’axe a de la structure hexagonale.
Chaleur spécifique
La mesure de la chaleur spécifique nécessite de détecter un changement de la température de l’échantillon lorsqu’il est chauffé.
L’échantillon est collé sur une puce résistive utilisée comme porte-échantillon, thermomètre et élément chauffant. Des fils d’un matériau, d’une longueur et d’un diamètre spécifiques sont choisis pour suspendre le dispositif, mesurer la résistance de la puce et fournir la conductance thermique appropriée en fonction de la capacité calorifique de l’échantillon. Les extrémités des fils sont connectées thermiquement à un bain thermique dont la température est stabilisée grâce à une température de référence et à un thermomètre calibré en fonction du champ magnétique.
Un signal de courant de forme carrée est injecté dans la puce et les grandes relaxations de température induites, pouvant atteindre 100 % de la température du bain, sont mesurées avec précision et à un taux d’échantillonnage élevé (environ 1000 points sur une plage de temps de 1 à 100 s).
La chaleur spécifique est ensuite calculée sur l’ensemble de la plage de température de relaxation, ce qui permet d’obtenir une mesure précise et rapide adaptée aux mesures de champs magnétiques élevés.
Les dimensions idéales de l’échantillon consistent en des plaquettes minces (quelques centaines de µm) d’une surface proche du mm². Une bonne conductivité thermique interne est nécessaire pour la qualité de la mesure. L’orientation du champ peut être choisie dans le plan ou perpendiculairement à la plaquette.
Ci-dessus, nous montrons des mesures de chaleur spécifique dans le composé de fermions lourds CePt2In7. À la transition magnétique, une anomalie est observée dans la chaleur spécifique (à gauche). Cette anomalie est suivie jusqu’à des champs magnétiques élevés afin de construire le diagramme de phase de ce matériau (à droite). Cliquez ici pour plus d’informations sur ces résultats.
Publications
Publications selectionnées
Toni Helm, Motoi Kimata, Kenta Sudo, Atsuhiko Miyata, Julia Stirnat, Tobias Förster, Jacob Hornung, Markus König, Ilya Sheikin, Alexandre Pourret, Gerard Lapertot, Dai Aoki, Georg Knebel, Joachim Wosnitza & Jean-Pascal Brison, “Field-induced compensation of magnetic exchange as the possible origin of reentrant superconductivity in UTe2”, Nature Communications Vol. 15, Article number 37 (2024) .
Dai Aoki, Ilya Sheikin, Nils Marquardt, Gerard Lapertot, Jacques Flouquet, and Georg Knebel, “High Field Superconducting Phases of Ultra Clean Single Crystal UTe2”, Journal of the Physical Society of Japan, vol. 93, No. 12, pp. 123702 (2024) .
Klein, C. Marcenat, A. Demuer, J. Sarrade, D. Aoki, and I. Sheikin “Exotic magnetic phase diagram and extremely robust antiferromagnetism in Ce2RhIn8”, Physical Review B 111, L201110 (2025).
Publications LNCMI de la thématique sur HAL