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Université Badji Mokhtar - Annaba (13/06/2006), FILLION Gérard (Dir.)
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Relation entre magnétisme et supraconductivité
dans quelques matériaux SHTc de type Y123
Aïcha Harat1

Le but de ce travail était d'apporter des éléments de réponse dans le débat toujours non clos
de la non supraconductivité du matériau PrBa2Cu3O7 ( Pr123), en regard de tous les autres
composés de la série des cuprates de terres rares supraconducteurs de type Y123.
Une bibliographie très complète a permis d'abord de cerner les nombreuses questions en
suspens et les contradictions existantes dans la littérature.
Une série d'échantillons PrxY1-xBa2Cu3Oy (y = 6-7) ont été élaborés et soigneusement
caractérisés tant du point de vue de la structure et de la morphologie que de la stoechiométrie et
du taux d'oxygène. L'étude approfondie des propriétés magnétiques (susceptibilité et
aimantation) et thermiques (dilatation et chaleur spécifique) de ces échantillons ainsi que
d'autres, fournis par d'autres laboratoires, a permis de faire la part des effets dû au taux
d'oxygène et de ceux dû a la stoechiométrie et aux substitutions. En particulier le
comportement magnétique de l'ion Pr3+ est peu influencé par la substitution de Y, alors que le
taux d'oxygène affecte surtout les interactions d'échanges. Ceci est confirmé par le calcul des
effets de champ cristallin qui montre par ailleurs que bon nombre de spéculations antérieures
sont à revoir, comme par exemple la signification réelle de la partie constante de la
susceptibilité.
Enfin, l'étude des composés avec l'yttrium (Y123) et d'autres terres rares (Dy123 et Ho123)
dans plusieurs états d'oxydations (y= 6, 6.5 et 7) montre l'importance de la relation entre le taux
et le désordre des oxygènes et le comportement magnétique du cuivre, non seulement dans les
plans CuO2, mais surtout dans les chaînes CuO. Ces dernières étant sans doute à l'origine des
remontées de susceptibilité et des faibles composantes de type ferromagnétiques observées à
basse température dès que le nombre d'oxygènes y est différent de 7 .
Cette étude apporte un éclairage nouveau sur cette série de composés et donne de nouvelles
pistes pour la compréhension de l'interdépendance entre magnétisme et supraconductivité dans
les supraconducteurs à haute température critique.
1:  LLN - Laboratoire Louis Néel
supraconductivitémagnétismeSHTccuprates de terres raresstructures magnétiquessusceptibilité magnétiquedilatation thermiquechaleur spécifiquechamp cristallin

Magnetism and superconductivity interplay
in some 123 rare-earth cuprates
The aim of this work was to look for some answers to the special non-superconducting
behaviour of the praseodymium 1212 cuprate PrBa2Cu3O7 (Pr123), in contrast to the other
compounds of the same series which are all superconductors.
After an exhaustive bibliography on the subject, the remaining unsolved questions and the
contradictions found in the literature are reviewed.
A great number of PrxY1-xBa2Cu3Oy powder and sintered samples have been elaborated
with different composition (x = 0 to 1) and oxygenation state (y = 6 to7). They have been
carefully checked for crystallographic structure and morphology, oxygen content and phase
purity. Their magnetic and thermal behaviour, together with samples from other teams, has
been studied by precise susceptibility, magnetisation, thermal expansion and specific heat
measurements. Careful analyses of the magnetic results allow us to separate the stoechiometry
and Pr/Ba substitution effects from those coming only from the oxygen content. In fact, the
magnetic behaviour of the Pr3+ ions is not much affected by the substitutions while the oxygen
has a strong effect on the exchange interactions strength. Crystal field calculations have been
made and they confirm the little effect on the Pr moment, but also, they can explain several
features that have been often misinterpreted as for example the constant term of the
susceptibility
Pure Y123 and other rare earth compounds, like Dy123 and Ho123, have been also
measured in different oxygenation states (y~ 6, 6.5 and 7). Their study seem to evidence a close
relation between the amount of oxygen's, and their degree of disorder, and the magnetic
behaviour of copper in the CuO2 planes but also especially in the chains CuO. The later are
most probably at the origin of the susceptibility tails and weak ferromagnetism observed at low
temperatures as soon as the oxygen number is not close to 7
This work brings some new insight into the behaviour of this series of compounds and
gives some new directions for the understanding of the interdependence of magnetism and
superconductivity in the SHTc's
superconductivitymagnetismSHTc'srare-earth cupratesmagnetic structuresmagnetic susceptibilitythermal expansionspecific heatcrystal field effects

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