Matériaux multiferroïques : structure, ordres et couplages. Une étude par spectroscopie Raman

Multiferroic materials : structure, multiferroic orders and couplings. A Raman spectroscopy study

• Auteur / Autrice : Constance Toulouse
• Direction : Maximilien Cazayous, Alain Sacuto
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 14/06/2016
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Matériaux et phénomènes quantiques (Paris ; 2005-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Mendels
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maximilien Cazayous, Alain Sacuto, Philippe Mendels, Leonardo Degiorgi, Ricardo Lobo, Mathieu Le Tacon, Stéphane Pailhès
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Leonardo Degiorgi, Niels Keller

Mots clés

Mots clés contrôlés

Structure cristalline (solides)

Ondes de spin

Spectroscopie Raman

Ferroélectricité

Magnétisme

Mots clés libres

Matériaux multiferroïques

Spectrocopie Raman

Couplage magnéto-électrique

Propriétés structurales

Magnétisme

Cristaux

Ferroélectricité

Multiferroic materials

Raman Spectroscopy

Magnetoelectric coupling

Structure

Magnetism

Crystals

Ferroelectricity

Résumé

Les matériaux multiferroïques sont des matériaux dans lesquels des ordres magnétiques, électriques et élastiques peuvent coexister dans une même phase. Ces ordres peuvent être couplés entre eux et l’étude de ces couplages permet de mieux comprendre les mécanismes à l’œuvre dans ces matériaux. Cette thèse porte sur l’étude de différents composés multiferroïques par spectroscopie Raman. Dans la ferrite de bismuth (BiFeO₃), l'effet de la contrainte sur le magnétisme, aussi bien sur les films minces (par contrainte épitaxiale) que le bulk (par pression hydrostatique) est étudié en détail. Cette thèse présente également une étude des excitations hybrides magnéto-électriques (électromagnons) dans les composés de type II à forte polarisation ferroélectrique comme CaMn₇O₁₂ et TbMnO₃. En outre, les modes de phonons ainsi que les excitations de basses énergies ont été étudiés (notamment sous champ magnétique) dans des composés au magnétisme frustré comme h-YMnO₃, h-YbMnO₃ et dans le langasite de fer au niobium.

Multiferroics are materials in which magnetic, electric and elastic orders can coexist in the same phase. These orders can be coupled to each other and their study of high interest to understand the mecanisms at stake in the multiferroic materials. This PhD thesis has been focused on the study of several multiferroic compounds by the mean of Raman spectroscopy. In bismuth ferrite (BiFeO₃), the effect of strain on the magnetic order, both on thin films (epitaxial strain) and single crystals (hydrostatic pressure), has been thoroughly investigated. This thesis also focuses on the study of hybrid magneto-electric excitations (electromagnons) in type II multiferroic compounds with strong ferroelectric polarizations such as CaMn₇O₁₂ and TbMnO₃. Furthermore, phonons modes and of low energy excitations have been measured and studied (especially under magnetic field) in compounds with frustrated magnetic orders such as h-YMnO₃, h-YbMnO₃ and in the niobium iron langasite (Ba₃NbFe₃Si₂O₁₄).