Thèse Année : 2001

Synthèse et étude de la structure et des propriétés physiques de composés MCuO2+d de type Delafossite excédentaires en oxygène.

Résumé

Because of the presence of eventually hole-doped triangular arrays of spin 1/2 Cu2+ cations, compounds such as YCuO2.5 or LaCuO2.66 could provide a better insight into the behaviour or topologically frustrated magnetic systems or high Tc superconducting cuprates. However, up to now the structure of these oxidised delafossites could not be reliably determined, because of the presence of a strong stacking disorder, which also hindered the interpretation of the physical properties. By careful optimisation of the chemical synthesis process, we were able to produce high quality samples of YCuO2.5 and LaCuO2.66. Their structures have been studied by combining electron diffraction and microscopy, x-ray synchrotron and neutron powder diffraction, and will be presented in details at the conference. For YCuO2.5, the structure was determined in an orthorhombic superstructure unit cell ao = aH√3; bo = cH; co = 2aH and space group Pnma. The Cu2+ cations form saw-tooth-like chains of corner-sharing triangles centred by oxygen anions. In LaCuO2.66, the delafossite-type cationic arrangement is modified by oxygen insertion, with in-plane shifts of copper cations. These cations adopt a square planar co-ordination, and the copper and oxygen ions are arranged as an almost regular Kagome lattice. The existence of a hole-doped Kagome lattice of spin 1/2 cations is a quite remarkable feature which deserves detailed experimental as well as theoretical investigation.
Nous avons entrepris une étude systématique de l'évolution de la structure et des propriétés physiques de la série de composés excédentaires en oxygène M+3Cu+1O2+δ (M=Y, La, Nd, In et Sc) en fonction de la stœchiométrie en oxygène. Ces composés dérivés de la delafossite, se révélaient très intéressants à la fois pour l'analogie qui existe avec les cuprates supraconducteurs et pour les propriétés magnétiques exotiques dues à la basse dimensionalité et à la présence de réseaux frustrés. En optimisant les conditions de synthèses nous sommes parvenus à synthétiser sous forme de poudres des composés de bonne qualité, nous permettant de réaliser des études structurales détaillées. Dans ce contexte, les techniques de laboratoire, telles que la diffraction de rayons X et la microscopie électronique ont été combinées avec la diffraction de neutrons et de rayonnement synchrotron. Les surstructures apparaissant dans ces composés, dépendent de la valeur de δ (1/2 ou 2/3) ainsi que de la nature du cation M+3. L'insertion de l'oxygène dans les plans de cuivre peut conduire à l'apparition de chaînes de spins couplés par superéchange ou à des plans de kagomé formés de triangles de cuivres centrés par les atomes d'oxygène. Le calcul de structure électronique confirme l'apparition de niveaux d'impuretés dans la bande interdite de la delafossite non-dopée. D'autre part les mesures de résistivité effectuées, montrent que tous les composés synthétisés sont des isolants à localisation induite par le désordre. Les propriétés magnétiques révèlent des comportements différents, caractéristiques de chaque type de réseaux de spins ½ formé.
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Citer

Ovidiu Garlea. Synthèse et étude de la structure et des propriétés physiques de composés MCuO2+d de type Delafossite excédentaires en oxygène.. Matière Condensée [cond-mat]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2001. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00003032⟩

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