Etude (sous conditions extrêmes de pression) des ordres magnétiques, électroniques et supraconducteurs en compétition dans les nickelates lnn+1nino3n+1 // high pressure tuning of competing magnetic, electronic and superconducting orders in layered lnn+1ni

Topic description

Après près de 40 ans de recherche sur la supraconductivité à haute température critique, Tc, dans les cuprates, celle ci a été découverte en dans les films minces de nickelates de (Ln1 xAEx)NiO2 [1], avec une Tc approchant 40 K maintenant, puis plus récemment, de manière surprenante, sous haute pression (HP > 14 GPa), successivement dans les nickelates « double couche » (n = 2) La3Ni2O7 (La) de Tc > 80 K [2,3,4] et « triple couche » (n = 3) La4Ni3O10 (La) de Tc ~ 30 K [5] appartenant à la série LanNinO3n. Ces nickelates présentent des ordres de charge et/ou de spins dont les fluctuations associées, obtenus par dopage chimique ou pression mécanique, pourraient être à l'origine de la supraconductivité [6]. Une corrélation entre Tc et paramètres structuraux pertinents (comme le paramètre de maille a) a été tentée, mais cette relation n'est pas simple. À l'Institut Néel, depuis, nous avons étudié le diagramme de phase Pression – Température de La et La. Ce sujet de recherche débutera par l'étude en pression des nickelates bicouches La2LnNi2O7-δ, (Ln = Pr ou Sm) à faible concentration de défauts. Il comprendra des expériences de diffraction des rayons X sous pression préliminaires au laboratoire, en vue de mesures plus poussées sur source de neutrons et source synchrotron. Il sera complété par le développement de mesures d'aimantation/HP. D'éventuelles mesures de résistivité ou de spectroscopie Raman sous HP en collaboration avec les groupes MagSup (Néel) ou IMAPEC (PHELIQS/CEA) pourront être envisagées durant la thèse. On s'intéressera en parallèle au composé monocouche (n = 1) La2NiO4 (La) qui a suscité un regain d'intérêt récent car sa forme orthorhombique est prédite 'altermagnétique'. Ce travail s'inscrit plus largement dans un objectif à long terme : la stabilisation de la supraconductivité dans ces nickelates à pression (quasi) ambiante grâce à une substitution chimique adéquate et/ou à l'utilisation de nouvelles techniques de synthèse.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

After nearly 40 years of research on high critical temperature (Tc) superconductivity in cuprates, in it has been discovered in thin films of (Ln1 xAEx)NiO2 nickelates [1], with a Tc approaching 40 K, and then more recently, surprisingly, under high pressure (HP > 14 GPa), successively in the 'double layer' (n = 2) La3Ni2O7 (La) nickelates with Tc > 80 K [2,3,4] and the 'triple layer' (n = 3) La4Ni3O10 (La) nickelates with Tc ~ 30 K [5] belonging to the LanNinO3n series. These nickelates exhibit charge and/or spin orders whose associated fluctuations, obtained by chemical doping or mechanical pressure, could be the origin of the superconductivity [6]. A correlation between Tc and relevant structural parameters (such as the lattice parameter a) has been attempted, but this relationship is not straightforward. At the Néel Institute, since, we have been studying the pressure-temperature phase diagram of La and La. This research will begin with the pressure study of La2LnNi2O7-δ nickelate bilayers (Ln = Pr or Sm) with low defect concentrations. It will include preliminary pressure X-ray diffraction experiments in the laboratory, with a view to more advanced measurements on neutron and synchrotron sources. It will be complemented by the development of magnetization/high-pressure measurements. Possible resistivity or Raman spectroscopy measurements under high pressure, in collaboration with the MagSup (Néel) or IMAPEC (PHELIQS/CEA) groups, may be considered during the PhD. We will also focus on the monolayer compound (n = 1) La2NiO4 (La), which has recently attracted renewed interest because its orthorhombic form is predicted to be 'altermagnetic'. This work is part of a broader long-term objective: the stabilization of superconductivity in these nickelates at (near) ambient pressure through appropriate chemical substitution and/or the use of new synthetic techniques.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Début de la thèse : 01/10/

Funding category

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

Funding further details

Concours pour un contrat doctoral