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Université François Rabelais - Tours (07/12/2005), Larbi AMMOR & Isabelle MONOT-LAFFEZ (Dir.)
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CONTRIBUTION A L'ETUDE DE L'INFLUENCE DU DOPAGE SUR LES PROPRIETES ELECTRONIQUES DES CUPRATES SUPRACONDUCTEURS
Bruno Pignon1

Dans ce mémoire, nous avons approché l'étude du diagramme de phase (T,p) des cuprates à travers l'étude des effets du dopage sur les propriétés électroniques de deux systèmes La2-xSrxCuO4 et Bi2Sr2Ca1-xYxCu2-yZnyO8+d.  Dans un premier temps, la conductivité optique de deux échantillons La2-xSrxCuO4 a été analysée, dans les plans et perpendiculairement aux plans : un composé sous-dopé (x = 0,08) et le composé optimalement dopé (x = 0,15). Suivant l'axe c et à faibles fréquences, nous avons observé une diminution de la conductivité optique en diminuant la température pour l'échantillon sous-dopé. Dans les plans et pour le même composé, nous avons montré que le taux de diffusion diminuait et que la masse effective augmentait, lorsque la température diminue et à faibles fréquences. Puisque ces résultats ne sont obtenus que sur l'échantillon sous-dopé, ils peuvent correspondre à une signature de la phase de pseudo-gap.
Dans le but de comparer et d'étudier le comportement du cuprate Bi-2212, nous avons synthétisé des échantillons de composition Bi2Sr2Ca1-xYxCu2-yZnyO8+d. La substitution à l'yttrium modifie la concentration des porteurs et la substitution au zinc conduit à la suppression de la supraconductivité. Nous avons d'abord analysé des échantillons céramiques. Deux voies d'élaboration ont été confrontées : la voie solide et la voie citrate modifiée. Cette dernière a montré une meilleure cristallinité et un caractère monophasé des poudres, caractéristiques importantes pour la croissance cristalline. Les mesures de transport ont montré que les céramiques évoluaient d'un régime métallique vers un comportement semi-conducteur, à haute température, en fonction de la substitution à l'yttrium mais également au zinc.
Finalement, nous nous sommes intéressés à la croissance de monocristaux de Bi2Sr2Ca1-xYxCu2-yZnyO8+d dans un four à image. Les expériences ont montré que la croissance était délicate. Après avoir optimisé les paramètres de la fusion pour la composition non-dopée, nous avons fait croître des monocristaux de taille 15 x 5 x 0,2 mm3. Pour les substitutions, l'yttrium empêche la croissance de larges monocristaux qui n'excèdent pas la taille de 3 x 1,5 x 0,2 mm3. La limite de solubilité du zinc sur site cuivre a été définie à 0,03. A partir de ces résultats, des monocristaux de composition Bi1,99Sr2,01Ca0,76Y0,3Cu1,9Zn0,03O8+d ont été synthétisés et caractérisés.
1:  GREMAN - UMR 7347 - Groupe de Recherche en Matériaux, Microélectronique, Acoustique et NanotechnologiesGREMAN - UMR 7347
LSCO – Bi-2212 dopés Y-Zn – diagramme de phase (T – p) – infrarouge – résistivité – aimantation – RX – synthèse – croissance cristalline

CONTRIBUTION TO DOPING INFLUENCE STUDY ON THE ELECTRONIC PROPERTIES OF CUPRATES SUPERCONDUCTORS
In this work, we have investigated the phase diagram (T,p) through the effects of doping on the electronics properties of two systems La2-xSrxCuO4 and Bi2Sr2Ca1-xYxCu2-yZnyO8+d. First, the optical conductivity in two configurations, in-plane and out-of-plane, for two La2-xSrxCuO4 compounds (an under-doped with x = 0.08 and the optimally doped with x = 0.15) was analyzed. For under-doped case, along the c-axis and at low frequencies, we observed a decrease of the optical conductivity as temperature decreases. Moreover, with the in-plane configuration and at low frequencies, we have found a suppression of the scattering rate, which was accompanied by an increase of the effective mass when the temperature decreases. Since these results are only obtained in the under-doped one, they might be attributed to a signature of the pseudo-gap phase.
In order to compare and to study the behavior of the Bi-2212 cuprate, we have synthesized Bi2Sr2Ca1-xYxCu2-yZnyO8+d samples. The yttrium substitution modifies the charge carriers concentration and the zinc substitution leads to a suppression of the superconductivity. At first, we have studied ceramics samples. Two ways of synthesis were used : the conventional solid-state reaction and the modified citrate process. The latter one has shown an improved purity and cristallinity. Transport measurements have shown that at high temperature, samples turn from a metallic state to a semi-conductive state upon the yttrium and zinc substitutions.
We have grown Bi2Sr2Ca1-xYxCu2-yZnyO8+d crystals in an image furnace. The tests have shown that the growth is complex. After having optimized the parameters of the fusion on the un-doped composition, we have obtained single crystals with a typical size 15 x 5 x 0.2 mm3. For the substitutions, the yttrium prevents the growth of big crystals (i.e. the size could not exceed 3 x 1.5 x 0.2 mm3). The solubility limit of the zinc substitution on the copper site has been found to be equal to 0.03. Finally, we have grown and characterized single crystals with composition Bi1.99Sr2.01Ca0,76Y0.3Cu1.9Zn0.03O8+d

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