(TMTSF)2ClO4 un supraconducteur non conventionnel
(TMTSF)2ClO4 a non conventional superconductor
Résumé
In spite of the wealth of measurements already performed, very little is known about the superconducting order parameter of quasi one dimensional organic compounds (TMTSF)2X. In this work, the effect of non magnetic impurities (ReO4) on the superconducting critical temperature (Tc) of (TMTSF)2ClO4 is investigated. Indeed, unlike conventional superconductors with isotropic gap, which keep the same sign all over the Fermi surface, are not sensitive to non magnetic impurities, we found that Tc is suppressed with a small amount of impurities. The decrease of Tc versus the impurity content (represented by residual resistivity) is well fitted by the Abrikosov-Gorkov formula.This result is in favor of a non conventional pairing and a gap which does not keep the same sign over the Fermi surface.A Spin Density Wave (SDW) phase appears when a larger amount of impurity is added. We found no coexistence between SC and SDW phases as in (TMTSF)2PF6 under pressure. We also measured the upper critical field along a, b' and c* axis versus temperature in order to compare it to the Pauli limit. This value corresponds to the maximum magnetic field that a conventional Cooper pair can tolerate. For (TMTSF)2X compounds this value is estimated to 2.16 T, we found a value superior to 3 T for fields parallel to a and b'axis. This result confirms also that the order parameter is non conventional. The magnetoresistance measurements for fields aligned along b' axis revealed an insulating behavior. An interpretation of this phenomena is that electrons are confined in a-b plane when a field is applied along b'axis.
Au cours de cette thèse, nous avons étudié l'effet des impuretés non magnétiques sur la supraconductivité de (TMTSF)2ClO4. Conformément à nos attentes, les impuretés de ReO4 remplaçant les anions ClO4 détruisent complètement la phase supraconductrice (SC), ce qui prouve que (TMTSF)2ClO4 n'est pas un supraconducteur conventionnel. L'appariement de type singulet s est alors éliminé, le paramètre d'ordre supraconducteur ne peut conserver le même signe sur toute la surface de Fermi. Cependant, notre étude ne nous permet pas de trancher entre une supraconductivité de type singulet d ou triplet f. L'ajustement par l'équation d'Abrikosov-Gorkov de la variation de la température critique en fonction du taux d'impuretés est très satisfaisant. En ajoutant plus d'impuretés, nous avons stabilisé une phase onde de densité de spin (ODS). La température caractéristique de la phase ODS augmente avec le taux d'impuretés jusqu'à 5 K au plus. Les deux phases SC et ODS sont séparées par un état métallique, il n'y a donc pas de coexistence contrairement à la transition SC-ODS dans (TMTSF)2PF6 sous pression. Nous avons aussi mesuré les champs critiques supérieurrs (HC2) selon les trois axes de (TMTSF)2ClO4 et nous les avons comparé à la limite de Pauli (Hp), valeur au-delà de laquelle une paire de Cooper de type singulet s est détruite. HC2 suivant les axes a et b dépasse largement Hp. Ce résultat est une preuve supplémentaire en faveur d'un appariement non conventionnel dans (TMTSF)2ClO4. Grâce aux mesures de magnétorésistance nous avons aussi pu mettre en évidence un confinement des électrons dans les plans (a,b) lorsque le champ magnétique est appliqué parallèlement à l'axe b'.
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