RPE de GD3+ dans Y1-XGdXBa2Cu3O7-δ en phases supraconductrice et isolante : mise en évidence du couplage Gd3+-électrons de conduction. Etude au couplage antiferromagnétique Gd3+ - Gd3+

Abstract

Le travail présenté dans ce mémoire porte sur la RPE, en bande X, de l’ion Gd3+ dans les composés Y1-XGdXBa2Cu3O7-δ supraconducteurs (Tc ≈ 90K) et non supraconducteurs. Les échantillons sont principalement des frittés et des monocristaux préparés par minéralisation. Les spectres de RPE obtenus avec les échantillons frittés présentent plusieurs complications qui rendent leur analyse très difficile. Aux fortes concentrations de Gd (x=1) et à 300K, le spectre est constitué d’une seule raie très large et déformée par l’effet de peau, et qui disparait complètement au dessous de Tc, laissant la place au signal non résonant. Aux basses concentrations (x=0.02), les spectres contiennent un signal parasite attribué à la présence de la phase verte Y2BaCuO5 dans les échantillons. Dans les monocristaux de GdBa2Cu3 O7-δ , la raie est moins large que celle des frittés, et ne disparait pas complètement au dessous de Tc, malgré la présence du signal non résonant. A T>Tc, la raie affectée par l’effet de peau est asymétrique (dysonienne) et isotrope, au dessous de Tc, elle devient symétrique et anisotrope ; ce comportement reflète un changement dans les propriétés électrodynamiques du matériau. Le broyage des monocristaux a permis d’éviter es complications dues à l’effet de peau et l’anisotropie de la raie en dessous de Tc ; la raie après broyage est plus intense et symétrique. L’évolution thermique de sa largeur montre un faible élargissement de type Korringa entre 300K et Tc, et son intensité varie en fonction de la température en suivant la loi de Curie-Weiss 1/( T-Θ) avec Θ = -15K. L’effet de peau est inefficace également dans la phase non supraconductrice oû la raie est symétrique est de forme presque lorentzienne. A basse température (T<10K), la raie subit un élargissement important, dans les deux supraconductrice et non supraconductrice, attribué à l’ordre antiferromagnétique Gd3+-Gd3+. Cet ordre a été traité théoriquement, par le modèle d’Ising - 2/7 et par la méthode du champ effectif. La structure fine de Gd3+ a pu être observée dans les monocristaux de Y0.98Gd0.02Ba2Cu3O7-δ dans la phase non supraconductrice et basse température. A haute température et dans la phase supraconductrice, cette structure est rétrécie par un couplage Gd3+-électrons de conduction dit le Plefka-Barnes. La simulation du spectre de la structure fine, pour l’orientation H//c qui donne une meilleure résolution du spectre, a permis la détermination des paramètres du champ cristallin.