Serge Jandl
 |
Téléphone : 819-821-7909 Télécopieur : 819 821-8046 Adresse électronique : serge.jandl@physique.usherb.ca | ||
a) Problématique :
Le composé KTaO3 dopé au Nb, Co, Ni ou Cr présente des propriétés optiques exploitées en optoélectronique et en modulation optique. Nous nous intéressons à la fois aux caractéristiques du mode mou qui déclenche la ferroélectricité dans les systèmes KTa1-xNbxO3 et aux propriétés optiques découlant des lacunes d'oxygène et des défauts résultant du dopage par différents types d'impuretés. Une meilleure compréhension de la transition ferroélectrique et du rôle des impuretés dans les diélectriques constitue une problématique à laquelle nous collaborons avec le groupe de L.A. Boatner du laboratoire nucléaire d'Oak Ridge (E. U.). Ce groupe assure la croissance de cristaux de qualité inégalée ailleurs.
b) Objectifs :
Il s'agit de rechercher par les moyens de spectroscopies optiques l'origine microscopique de la ferroélectricité et le rôle des lacunes d'oxygène afin d'en dresser le parallèle avec les supraconducteurs à Tc élevée. Les modèles théoriques proposés doivent répondre à l'analyse détaillée des spectres obtenus. Une expérimentation de haute résolution est nécessaire afin de différencier les différentes approches théoriques.
c) Méthodologie :
Les techniques optiques en spectroscopie infrarouge, en diffusion Raman, en photoluminescence et en spectroscopie résolue dans le temps sont utilisées dans nos travaux. Les propriétés associées aux vibrations du réseau et aux électrons sont analysées en fonction de la température de 300K à 2.6K et éventuellement sous champ magnétique pouvant atteindre 8.5T.
d) Réalisations :
La spectroscopie Raman ainsi que la photoluminescence ont permis d'identifier des micro-domaines ferroélectriques dans KTaO3 résultant des lacunes d'oxygène. Des cristaux réduits ont été étudiés en réflectivité infrarouge en fonction de la température permettant d'établir l'influence des lacunes d'oxygène sur les phonons notamment le mode mou à l'origine de la transition ferroélectrique.
e) Collaborateurs :
É. Constant (étudiant 3e cycle)
L.A. Boatner (dir. de division à O.R.N.L.)
f) Summary :
Optical properties of pure, reduced and doped KTaO3 are studied as a function of temperature and magnetic field. The ferroelectric mode is strongly affected by oxygen vacancies while strong luminescence appears in the visible following the doping with impurities.
2) Étude des oxydes supraconducteurs
a) Problématique :
L'étude des composés YBa2Cu3O7-x et Nd2-xCexCuO4, supraconducteurs à Tc 93K et Tc 20K respectivement, constitue par sa complexité un défi majeur aux physiciens de la matière condensée. L'origine du couplage attractif entre les porteurs demeure incertaine. Le rôle des phonons ainsi que celui des fluctuations magnétiques ne sont pas encore bien compris.
Les ions des terres rares constituent une sonde locale privilégiée pour l'étude de l'évolution des champs électriques et magnétiques locaux. Grâce à des collaborations internationales avec l'Institut Max Planck de Stuttgart et le laboratoire Clarendon de l'Université d'Oxford une variété d'échantillons sous forme de couches minces ou de monocristaux est étudiée.
b) Objectifs :
Les techniques de spectroscopies optiques se sont avérées des outils importants dans l'étude expérimentale des supraconducteurs à Tc élevée. Elles permettent de tester différentes approches théoriques et de vérifier leurs prédictions.
c) Méthodologie :
La réflectance infrarouge de 20 000 cm-1 à 10 cm-1 ainsi que la spectroscopie Raman en présence de champ magnétique sous température variable de 300 K à 10 K, permettent une étude des propriétés phononiques et électroniques des porteurs ainsi que celle des niveaux électroniques des terres rares. L'analyse des spectres permet de mesurer la fréquence des phonons, leur amortissement et leur force d'oscillateur ainsi que la fréquence du plasma, son amortissement et la masse effective des porteurs. Les niveaux d'énergie des terres rares permettent de déterminer les champs électriques et magnétiques locaux.
d) Réalisations :
Nos mesures ont permis d'identifier, dans le cas des supraconducteurs à Tc élevée du type Nd2Cu4 dopé, que les niveaux électroniques des ions Nd3+ peuvent être utilisés comme sonde locale des propriétés magnétiques et électriques des plans supraconducteurs CuO2. Nous avons montré que la technique optique que constitue la spectroscopie Raman est supérieure à celle des neutrons qui est bien plus dispendieuse pour effectuer pareilles mesures. Ainsi les résultats obtenus se sont avérés de haute résolution et ont permis d'observer la présence d'oxygènes apicaux dans le Nd2CuO4 non réduit. Nous avons aussi établi le spectre complet des niveaux énergétiques des ions Nd3+ dans le Nd2CuO4 permettant ainsi de distinguer entre différents modèles théoriques. Dans le cas de Nd1.85Ce.15CuO4 nous avons montré que le cérium entraîne la formation de trois sites équivalents pouvant être associés à l'évolution de la supraconductivité.
e) Collaborateurs :
P. Dufour (étudiant au 3e cycle)
T. Ruf (Institut Max Planck, Allemagne)
M. Cardona (Inst. Max Planck, Allemagne)
C. Changkang (Oxford)
f) Summary :
We study the crystal field separation of Nd ionic levels through Raman scattering in Nd2CuO4 complementing thus the inelastic neutron scattering measurements with a better resolution and temperature evolution. We have also observed the persistance of magnetic fluctuations in the cerium doped samples that could play a role in superconductivity.
The Nd2-xCexCuO4 infrared reflectance has been analyzed with a Drude-Lorentz model and a modified Drude model in order to establish the electron effective mass and plasma damping renormalization in the low-frequency regime.
3) Étude des solides à dimensionalité(s) réduite(s)
a) Problématique :
Les solides à dimensionalité réduite présentent de nouveaux phénomènes physiques telles les ondes de densité de charges ou de spins, la transition de Peierls et des effets de solitons. Les cristaux se présentent sous la forme de lamelles ou d'aiguilles. Il est possible de faire une croissance avec substitution d'atomes menant à des solutions solides. Les cristaux synthétisés par le groupe sont du type MX3 ou MX2, M représentant un métal de transition et X un chalcogène soufre ou sélénium comme ZrS3, HfS3, SnSe2 et TiSe2. Les solutions solides quant à elles sont du type Zr1-xHfxS3, ZrS3-xSex, SnS2-xSex etc... Nous étudions aussi les composés CsNiF3, CsNiCl3, CsCoCl3 où se manifestent un magnétisme à caractère unidimensionnel le long des chaînes des atomes de nickel ou de cobalt ainsi que des effets de couplage phonon-magnon. À ces composés se rajoutent des systèmes organiques supraconducteurs du type (BEDT-TTF)2Cu(N(cN)2)Br.
b) Objectifs :
L'objectif visé est une étude systématique des propriétés phononiques et électroniques de ces composés. Les transitions de phase structurale ou magnétique qui s'y produisent apportent un éclairage précieux sur les mécanismes des transitions de phases.
c) Méthodologie :
Les techniques expérimentales utilisées sont la diffusion Raman, la spectroscopie infrarouge et la photoconductivité.
d) Réalisations :
Les spectres de photoluminescence des alliages Zr1-xHfxSe3 ont été étudiés dans le but d'établir la dimensionalité des électrons et l'anisotropie des constantes de force d'interaction. Dans les composés CsNiCl3 et CsCoCl3 les phonons optiques ont été détectés et leur interaction avec les excitations magnétiques établie.
e) Collaborateurs :
K. Truong (stagiaire postdoctorale)
B. Danilovic (étudiante au 2e cycle)
G.B. Zogo Mboulou (étudiant au 2e cycle)
f) Summary :
We study various low-dimensional materials and their solid solutions,
typically MX3 (M is a transition metal and X a chalcogen S or
Se) and ABX3 (i.e. CsNiCl3 and CsCoCl3). High exciton binding
energy and phonon-magnon coupling are observed in these systems.
Also organic superconducting materials of BEDT family are optically
studied by Raman and infrared spectroscopy in order to determine
the phonon implication in the superconducting phase.
Cliquer ici pour revenir au rapports des membres du C.R.P.S.
Denière mise à jour, 13 janvier 1997
Page maintenue par :Gilbert Vachon
crps@physique.usherb.ca