Spectroscopie Raman, Contrainte uniaxiale, Supraconductivité, Nématicité, Liquide de Fermi

Dans les matériaux quantiques, les interactions entre quasiparticules donnent naissance à des ordres collectifs quantiques, parmi lesquels la supraconductivité. Dans les supraconducteurs à base de fer, les propriétés supraconductrices sont significativement influencées par la proximité d'un ordre nématique, induisant notamment une température critique supraconductrice relativement élevée. Une contrainte uniaxiale est un paramètre clé pour agir sur les matériaux nématiques, et plus généralement sur les supraconducteurs dont l'état fondamental a une représentation à plusieurs composantes. Des modifications considérables de la température critique sous contrainte uniaxiale ont été démontrées expérimentalement dans Ba(Fe1'xCox)2As2 et Sr2RuO4. Ces découvertes montrent la possibilité de contrôle des propriétés supraconductrices par une contrainte uniaxiale, et permettent réciproquement de mieux comprendre l'origine de cet ordre. Ces résultats suivent le développement récent de cellules permettant l'application mieux contrôlée de fortes contraintes uniaxiales, combinées avec différents dispositifs expérimentaux complémentaires. La spectroscopie Raman est une sonde unique des états électroniques pouvant résoudre leurs différentes symétries. Durant ce doctorat, j'ai mis en place un dispositif de spectroscopie élasto-Raman, combinant spectroscopie Raman et contrainte uniaxiale. Avec ce dispositif, j'ai étudié Ba(Fe1'xCox)2As2. Je montre que l'intensité du mode de phonon de l'arsenic peut être interprétée comme un paramètre d'ordre nématique. Son évolution en fonction de la température et de la contrainte uniaxiale est en accord avec une transition de phase du second ordre de type Ising. L'étude du continuum électronique me permet d'accéder à l'évolution de la susceptibilité nématique en présence d'un champ externe, à la fois dans l'état métallique et dans l'état supraconducteur. J'observe une forte décroissance des fluctuations nématiques induite par la contrainte uniaxiale, ce qui pourrait être à l'origine de la diminution significative de la température critique supraconductrice. J'ai également étudié Sr2RuO4. Mon étude de spectroscopie Raman de ce matériau sans contrainte montre que sa réponse Raman est typique de celle attendue pour un liquide de Fermi. J'observe une différentiation en symétrie, que j'interprète comme la marque de propriétés électroniques différentes selon les orbitales. Mes résultats s'inscrivent dans la description de ce matériau comme un métal de Hund.