Recherche Avancée

Thèse soutenue

Etude du rôle joué par le réseau cristallin dans le couplage magnéto-électrique des matériaux multiferroïques

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Auteur / Autrice : Renaud Schleck
Direction : Ricardo Lobo
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique de la matière condensée
Date : Soutenance en 2010
Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

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Nous avons étudié par spectroscopie infrarouge du couplage magnéto-électrique de matériaux multiferroïques. Nous avons commencé par mesurer la dépendance en température du spectre de phonons infrarouges du composé antiferromagnétique MnF2 et nous avons montré que les fréquences des phonons sont sensiblement modifiées par la transition magnétique. Nous avons ensuite mesuré le spectre de phonons de TbMnO3 et MnWO4, deux matériaux multiferroïques. Ces matériaux ont des comportements très différents. D’un côté le spectre de phonons de TbMnO3 subit une renormalisation à la transition antiferromagnétique similaire à celle observée dans MnF2. On observe également un effet de la transition ferroélectrique sur un phonon polarisé dans la direction de la polarisation spontanée, indiquant un lien entre les déplacements atomiques et la ferroélectricité. Les phonons de MnWO4, ne présente aucun changement aux transitions de phases magnétiques et ferroélectriques, appuyant l’hypothèse d’une ferroélectricité d’origine purement électronique dans ce matériau. Nous avons également étudié les excitations magnétiques de ces matériaux. Dans le cas de MnF2, des mesures de transmission infrarouge montrent une absorption due à l’activité dipolaire électrique d’un double magnon de bord de zone. Dans TbMnO3, nous avons mesuré l’absorption due à l’électromagnon le plus intense et nous avons montré que la totalité de son poids spectral vient de deux phonons polarisés dans la direction a. L’absence d’électromagnon dans le spectre d’absorption de MnWO4 semble indiquer que l’existence d’électromagnons nécessite un fort couplage entre les phonons et l’ordre magnétique