Théorie ab initio à N-corps de la structure électronique des supraconducteurs non conventionnels

Ab initio many-body theory of the electronic structure in unconventional superconductors

• Auteur / Autrice : Jean-Baptiste De vaulx
• Direction : Valerio Olevano, Andres Cano
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique Théorique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Néel
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : MCBT

Mots clés

Mots clés libres

Supraconductivité

Théorie des perturbations à N-corps

Calculs ab initio

Théorie de la fonctionnelle de la densité

Superconductivity

Many-body perturbation theory

Ab initio

Density-functional theory

Résumé

La compréhension du mécanisme à la base de la supraconductivité non conventionnelle à haute Tc reste un défi majeur de la physique. Avec les cuprates, qui se dressent toujours en tant que référence des supraconducteurs à haute Tc, la récente découverte de la supraconductivité dans les nickélates en a apporté une compréhension plus profonde [1,2]. Le but de ce projet de thèse est d'étudier la structure et les propriétés électroniques de cette classe de matériaux quantiques par le moyen de la théorie ab initio perturbative à N-corps (MBPT). La MBPT, dite aussi théorie des fonctions de Green, représente un cadre en principe exact pour décrire la structure électronique de systèmes corrélés, y compris leurs phases supraconductrices. Malheureusement, le calcul de la fonction de Green exacte est difficilement atteignable dans des systèmes réels, il est donc incontournable de faire des approximations. Nous essayerons les approximations standards de la MBPT, telle l'approximation GW, pour vérifier jusqu'à quel point elles peuvent décrire la structure électronique (diagramme de bandes et fonctions spectrales mesurées en ARPES, ondes de densité de charge et de spin, etc.) des supraconducteurs non conventionnels dans leurs différentes phases. Les limites des approximations existantes nous indiquerons les directions à suivre pour aller vers des nouvelles approximations au-delà de l'état de l'art.

Understanding the mechanism behind high-Tc unconventional superconductivity remains one of the main challenges of physics. While cuprates stand as reference high-Tc superconductors, the recent discovery of superconductivity in nickelates provides new fundamental insights [1,2]. The purpose of this PhD project is to investigate the electronic structure and properties of this class of quantum materials by means of ab initio many-body perturbation theory (MBPT). MBPT, also known as Green function theory, is an in principle exact framework to describe the electronic structure of correlated materials, including their superconducting phases. However, the calculation of the exact Green function is hardly achievable for real systems, so that approximations are required. We will scrutinize to which extent the most used MBPT approximations, such as the GW approximation, are able to describe the electronic structure (e.g. ARPES bandplots and spectral functions, electronic density and charge/spin density waves, etc.) of unconventional superconductors in their various phases. By clarifying the limits of the existing approximations we expect to drive the research towards the formulation of new approximations and thereby advance the state of the art.