Anisotropie de la génération de seconde harmonique du demi-Heusler GdBiPt et du cuprate supraconducteur Nd-LSCO

Abstract

Vu leur complexité intrinsèque, les systèmes électroniques fortement corrélés et leurs propriétés fondamentales sont difficiles à décoder. Néanmoins, ils offrent la possibilité de comprendre comment se comportent les interactions élémentaires entre les divers états d'excitations dans des milieux cristallins. L'anisotropie de la génération de seconde harmonique (SHG) est une technique optique non linéaire contemporaine permettant justement d'étudier les symétries électroniques. En fonction de la température, du dopage ou de la pression, les matériaux traverseront différentes phases thermodynamiques qui coïncident avec l'ouverture de bandes d'énergie interdites qui brisent la symétrie d'inversion nécessaire à la SHG. Les concepts théoriques entourant la susceptibilité électrique seront décrits en détail. Basé sur un formalisme phénoménologique de fonctions de Green, il sera possible d'écrire des équations générales décrivant la SHG et de les appliquer aux modèles cristallins à l'étude. Pour ce faire, un montage permettant de mesurer l'anisotropie de la SHG est développé et expérimenté sur le GaAs, un échantillon de contrôle. Par la suite, une étude de la transition antiferromagnétique du composé demi-Heusler GdBiPt est faite. Il sera montré qu'il se produit un changement de SHG autour de la température de Néel ((T_N=9.6\pm0.5) K) qui exprime un changement de phase thermodynamique associé à un paramètre d'ordre et un exposant critique ((\beta=0.35\pm0.02)) de type Heisenberg. Enfin, la méthode sera également appliquée sur des cuprates supraconducteurs Haut-(T_c) de terres rares La({1.6-x})Nd({0.4})Sr(_x)CuO (_4) (Nd-LSCO). Les brisures de symétries d'inversion, temporelle et d'espace, de la phase pseudogap seront analysées afin de comprendre le mécanisme d'appariement des quasi-particules de l'état subséquent supraconducteur. Il sera conclu qu'une émission dipolaire magnétique est présente en dessous de la température de transition du pseudogap ((T^*=114\pm6) K). L'ordre ferroïque implique des boucles de courants inclinées dans les octahèdres de CuO(_6). Given their intrinsic complexity, highly correlated electronic systems and their fundamental properties are difficult to decode. Nevertheless, they offer the possibility of understanding how the elementary interactions between the various excitation states behave in crystalline media. Second harmonic generation (SHG) anisotropy is a contemporary nonlinear optical technique for studying electronic symmetries. Depending on temperature, doping, or pressure, materials will pass through different thermodynamic phases that coincide with the opening of energy band gaps that break the inversion symmetry necessary for SHG. Theoretical concepts surrounding electrical susceptibility will be described in detail. Based on a phenomenological formalism of Green's functions, it will be possible to write general equations describing the SHG and to apply them to the crystal models under study. To do this, a setup is developed, making it possible to measure the dynamics of the anisotropy of the SHG and then tested on GaAs, a control sample. Subsequently, a study of the antiferromagnetic transition of the half-Heusler compound GdBiPt is made. It will be shown that a change in SHG occurs around the Néel temperature ((T_N=9.6\pm0.5) K) which expresses a thermodynamic phase change associated with an order parameter and a Heisenberg-type critical exponent ((\beta=0.35\pm0.02)). Finally, the method will also be applied to high-(T_c) rare earth superconducting cuprates La({1.6-x})Nd({0.4})Sr(_x)CuO(_4) (Nd-LSCO). The temporal and spatial inversion symmetry breaks of the pseudogap phase will be analyzed in order to understand the quasi-particle pairing mechanism of the subsequent superconducting state. It will be concluded that a magnetic dipole emission is present below the pseudogap transition temperature ((T^*=114\pm6) K). The ferroic order involves tilted current loops in CuO(_6) octahedrons.