Recherche et étude de nouveaux supraconducteurs à base de FeSi

Search for and study of new FeSi-based superconductors

• Auteur / Autrice : Mads Fonager Hansen
• Direction : Pierre Toulemonde
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des matériaux
• Date : Soutenance le 16/12/2022
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Néel (Grenoble, Isère, France ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Klein
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique Brouet, Houria Kabbour
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Friedrich Malte Grosche, Étienne Janod

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrons -- Corrélation

Supraconducteurs

Mots clés libres

Supraconducteurs

Base de FeSi

Corrélation électronique

Superconductors

FeSi-Based

Correlated electrons

Résumé

Dans cette thèse, la synthèse et la caractérisation des supraconducteurs à base de FeSi sont explorées, plus particulièrement les structures de type ZrCuSiAs également connues sous le nom de supraconducteurs à base de fer de type 1111. La synthèse de LaFeSiH est étudiée, en utilisant à la fois une approche de réaction solide-gaz et des méthodes de synthèse à haute pression, en utilisant la décomposition thermique de matériaux à haute densité d'hydrogène comme source d'hydrogène dans une presse à grand volume. Ici, une distorsion orthorhombique du LaFeSiH autrement tétragonal est rapportée avec une origine chimique car il est proposé que le composé ait la formule chimique LaFeSiH (1 + x).Les propriétés structurelles et magnétiques de LaFeSiH ont également été étudiées à l'aide de la diffraction des rayons X et des neutrons, montrant l'absence d'une transition structurelle ainsi qu'un manque d'ordre magnétique à longue portée.Ensuite, la découverte du composé supraconducteur LaFeSiO est rapportée et une étude complète du composé est présentée, y compris la diffraction des neutrons, l'aimantation, la résistivité, la résonance magnétique nucléaire et les calculs ab initio. La fermiologie distincte, dominée par les trous, est discutée dans le contexte d'autres supraconducteurs à base de fer tels que les arsendies isostructuraux.Une étude structurale de YFe2Si2 est ensuite présentée, explorant la structure à haute pression ainsi que la structure à basse température.

In this thesis the synthesis and characterization of FeSi-based superconductors are explored most focused on the ZrCuSiAs-type structures also known as the 1111-type iron-based superconductors. The synthesis of LaFeSiH is investigated, using both a solid-gas reaction approach as well as high pressure synthesis methods, using thermal decomposition of high-hydrogen-density materials as a hydrogen source in a large volume press. Here an orthorhombic distortion of the otherwise tetragonal LaFeSiH is reported with a chemical origin as the compound is proposed to have the chemical formula LaFeSiH(1+x).The structural and magnetic properties of LaFeSiH have also been investigated using X-ray and neutron diffraction, showing the absence of a structural transition as well as a the lac of long range magnetic ordering.Then the discovery of the superconducting compound LaFeSiO is reported and a comprehensive study of the compound is presented, including neutron diffraction, magnetization, resistivity, nuclear magnetic resonance, and ab initio calculations. The distinct, hole dominated, Fermiology is discussed in the context of other iron-based superconductors such as the iso-structural arsendies.A structural study of YFe2Si2 is then presented, exploring the high pressure structure as well as the low temperature structure.