Nouvelles possibilités d'étude d'un milieu très réfléchissant dans l'infrarouge lointain : application aux nouveaux supraconducteurs à haute température critique

New possibilities to study high reflective material in the far infrared : application to the high Tc superconductors

• Auteur / Autrice : Masato Tazawa, Armand Hadni
• Direction : Xavier Gerbaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réflexion (optique)

Couches minces métalliques

Rayonnement infrarouge

Supraconducteurs à hautes températures

Résumé

Ce travail a débuté quatre ans après la découverte des supraconducteurs à haute température critique, dès qu'il a été possible de disposer d'échantillons monocristallins suffisamment minces pour permettre des études par transmission dans l'infrarouge lointain. Il s'agit de films de quelques centaines d'Angstroms supportés par un substrat (MgO), qu'il a fallu caractériser. Il a été nécessaire de rechercher des méthodes donnant le pouvoir de transmission, de réflexion, et d'absorption d'échantillons stratifiés très absorbant. Les derniers résultats ont été obtenus à l'aide d'un interféromètre de Michelson à grilles spécialement conçu pour les grandes longueurs d 'ondes. Nous verrons qu'il est possible d'atteindre la fréquence de plasma des porteurs libres et la fréquence de collision des quasiparticules dans un domaine de températures allant de 300 K à 4 K. On a pu montrer que le nombre de quasiparticules est donné par une loi en ([theta]/[theta]c) 1. 5 [theta] étant la température de l'échantillon et [theta]c sa température critique, et que les pertes dans les microondes sont dues probablement aux quasiparticules résiduelles, alors que dans l'infrarouge lointain, elles sont dues surtout à la queue d'absorption d'oscillateurs infrarouges qu'il a fallu introduire dans notre modèle.

This work started four years after the discovery of High Tc superconductors, when it has been possible to get single crystals plates thin enough and stable enough to permit transmissions studies in the 10-40 cm-1 spectral range of the far infrared. They were thin layers 200 A to 500 A thick deposited on MgO single crystals. Lt has been necessary first to characterize MgO as accurately as possible. Then we had to find methods to get transmission, reflectivity, and absorption for high absorbing stratified samples. The last and best results have been obtained with a grid spectrometer and a cryostat especially made for submillimeter waves and a new interferometric method. We have been able to get the free-carriers plasma frequency from 4 K to 300 K and also the collision frequency of quasiparticles. It has been shown that the number of quasiparticles is given by a ([theta]/[theta]c) 1. 5 [theta] law rather than a more conventional ([theta]/[theta]c)4, [theta] being the temperature of the sample. Losses in the microwaves at low temperatures are due mainly to the small number of residual quasiparticles, whereas in the far infrared they are mostly ascribed to the low frequency wing of the infrared oscillators that we have to introduce into the mode!. More accurate results are expected in the near future.