La découverte en 2018-2019 de supraconductivité non conventionnelle supposée triplet dans le composé paramagnétique UTe2 a intéressé la communauté des composés à fermions lourds du fait de la similarité suspectée d’UTe2 et des composés supraconducteurs ferromagnétiques à base d’uranium URhGe, UCoGe, UGe2. Un renforcement de la supraconductivité sous champ H || b et une ré-entrance de la supraconductivité proche d’une transition métamagnétique sous champ (H,b) = 25-45° et H ⊥ a ont ensuite été observés. Sous pression, une seconde phase supraconductrice est induite suivie d’un ordre magnétique à environ 1.5 GPa et d’une transition structurale au-delà de 3.5-8 GPa ont aussi été découvertes.
Dans cette thèse, je présente des mesures de résistivité électrique d’UTe2 sous champs magnétiques intenses et hautes pressions, ainsi que des mesures de diffraction des neutrons sous pression dans le but d’apporter des nouveaux éléments concernant la relation entre magnétisme et supraconductivité. L’évolution des corrélations électroniques est extraite à travers une étude systématique du coefficient quadratique A en fonction de la direction du courant électrique, de la direction du champ magnétique et de la pression. Les mesures de diffraction des neutrons sous pression présentées ici révèlent la nature antiferromagnétique de l’ordre dont un lien avec les fluctuations magnétiques incommensurables semble apparaître.
Dans le chapitre 4, des mesures de résistivité électrique avec un courant appliqué dans la direction cristallographique c et un champ orienté dans les directions H || a, b, c et (H,b) = 30° (H⊥a) sont présentées. Une analyse de type liquide de Fermi est réalisée et permet de mettre en évidence une forte anisotropie du coefficient quadratique A dont l’augmentation est liée à la stabilisation de supraconductivité sous champ magnétique.
Dans le chapitre 5, la dépendance en angle θ = (H,b) (avec H⊥a) de la température de transition supraconductrice Tsc révèle un renforcement de la supraconductivité à θ ≈ 36°. La dépendance en angle du coefficient A est extraite. Son lien avec les différents domaines de stabilisation des phases supraconductrices est approfondi et une comparaison entre des échantillons de qualités différentes est présentée.
Dans le chapitre 6, des mesures de résistivité électrique obtenues sous champ magnétique orienté dans la direction (H,b) = 30° (et H ⊥ a) combiné à une pression atteignant jusqu’à p = 6 GPa sont présentées. La phase tétragonale haute pression est étudiée révélant une nouvelle transition, possiblement métamagnétique, caractérisée par un large hystérésis. La possibilité d’un ordre magnétique à haute température Tx = 235 K dans la phase tétragonale est discutée et une description des déplacements atomiques à la transition structurale est faite.
Finalement, dans le chapitre 7, des mesures de diffraction des neutrons sous pression p = 1.8 GPa permettent de révéler la nature antiferromagnétique de l’ordre induit sous pression. L’intensité des moments magnétiques est extraite et une discussion concernant la mise en ordre magnétique et son lien avec les fluctuations magnétiques est faite. |
The discovery in 2018-2019 of suspected triplet unconventional superconductivity in the paramagnetic UTe2 has interested the heavy fermion community due to the possible similarities of UTe2 with U-based ferromagnetic superconductors URhGe, UCoGe and UGe2. A reinforced superconducting phase under magnetic field H || b and a re-entrant superconducting phase under magnetic field (H,b) = 25-45° with H⊥a were measured in 2019. Another superconducting phase induced under pressure followed by a quantum phase transition into a magnetic order at 1.5 GPa and a structural transition at 3.5-8 GPa were unveiled.
In this thesis, I present electrical resisistivity data of UTe2 under high magnetic field and pressure as well as neutron diffraction data under pressure offering new elements about the interplay between magnetism and superconductivity. The variations of the electronic correlations are indirectly extracted with a systematic study of the Fermi liquid quadratic coefficient A for multiple sets of current directions, magnetic field directions and pressure. Neutron diffraction experiments revealed the antiferromagnetic nature of the ordering induced under pressure and a relation with incommensurate magnetic fluctuations is discussed.
In the Chapter 4, electrical resistivity data with a current along the crystallographic c direction and a magnetic field along the directions H || a, b, c and (H,b) = 30° with H⊥a are presented. A Fermi liquid analysis is performed showing a strong anisotropy of the A coefficient whose increase is related to the stabilization of superconductivity under magnetic field.
In the Chapter 5, angle dependency θ = (H,b) (with H⊥a) of the superconducting transition temperature Tsc is presented and a reinforcement of superconductivity at θ = 36° is revealed. The angle dependency of A is also extracted. Its relation with the different superconducting phases is studied and a comparison between samples of different qualities.
In the Chapter 6, electrical resistivity data under a magnetic field along the direction (H,b) = 30° with H⊥a and pressure up to 6 GPa is presented. The high pressure tetragonal phase is studied and a new possible metamagnetic transition with a strong hysteresis is found. The stabilization of a possible magnetic order below Tx = 235 K is discussed, and a description of the atomic movements at the structural transition is provided.
In the Chapter 7, neutron diffraction data under pressure p = 1.8 GPa unveils the antiferromagnetic nature of the ordering induced under pressure. The magnetic moments intensity is extracted and a relation with incommensurate magnetic fluctuations measured at ambient pressure is discussed. |