Thèse Supraconducteurs Triplets du Couplage Spin-Orbite Faible au Couplage Spin-Orbite Fort H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Grenoble Alpes
École doctorale : PHYS - Physique
Laboratoire de recherche : PHotonique, ELectronique et Ingéniérie QuantiqueS
Direction de la thèse : Julia MEYER ORCID 0000000218317087
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-12T23:59:59

Depuis les années 1980, plusieurs supraconducteurs non conventionnels ont été découverts, certains présentant un appariement triplet (spin total S=1) pouvant donner lieu à des propriétés topologiques intéressantes. Contrairement aux supraconducteurs singulets, leur paramètre d'ordre est un vecteur dépendant des composantes du spin (S_z=-1,0,1) et est fortement influencé par la symétrie cristalline et le couplage spin-orbite (SO).

La thèse vise à étudier la transition entre faible et fort couplage spin-orbite dans un supraconducteur triplet, en s'appuyant sur un modèle multibande minimal inspiré du matériau CdRh2As3, où une phase triplet induite par champ a été récemment observée. Cette recherche permettra de calculer la susceptibilité dynamique de spin et d'identifier d'éventuelles résonances de spin collectives, analogues à celles du superfluide He3.

De nombreux supraconducteurs non conventionnels ont été découverts depuis les années 1980. Dans certains d'entre eux, on soupçonne l'existence d'un appariement non conventionnel triplet, dans lequel les paires de Cooper ont un spin S = 1. Ces matériaux ont suscité beaucoup d'intérêt car ils pourraient présenter des propriétés topologiques intéressantes.

Le paramètre d'ordre d'un supraconducteur triplet n'est pas décrit par un scalaire comme dans le cas du singulet, mais par un vecteur contenant les 3 composantes différentes du triplet, Sz = -1,0,1. Les phases triplet possibles, c'est-à-dire les vecteurs autorisés, dépendent de la symétrie cristalline et de la force du couplage spin-orbite (SO) du matériau. Théoriquement, elles sont généralement étudiées soit en l'absence de couplage SO, soit lorsque le couplage SO est dominant. Cependant, les matériaux réels possèdent souvent des forces intermédiaires de couplage SO. Il est particulièrement important de comprendre les propriétés de la supraconductivité triplet dans cette situation si l'on souhaite étudier la dynamique de spin.

Étonnamment, on en sait peu sur la dynamique de spin des supraconducteurs. En revanche, les modes de spin collectifs ont joué un rôle central dans l'étude du 3He superfluide, où ils se sont révélés être un puissant outil d'analyse de l'état d'appariement. Bien que la mesure de la dynamique de spin dans les supraconducteurs soit difficile, de nouveaux matériaux et des techniques de mesure améliorées la rendent désormais possible sur le plan expérimental.

L'objectif de la thèse sera d'étudier le passage d'un couplage SO faible à un couplage SO fort. D'abord nous allons développer un modèle multibande minimal d'un supraconducteur triplet avec couplage SO. Le modèle s'inspirera du CdRh2As3, un matériau dans lequel une phase triplet induite par champ a récemment été découverte [1,2]. Cette étude ouvrira la voie au calcul de la susceptibilité dynamique de spin et à l'identification de résonances possibles. À plus long terme, les connaissances acquises grâce à cette étude nous permettront de construire des modèles phénoménologiques plus simples afin de calculer des observables.

Le projet sera principalement réalisé à l'aide des outils analytiques de la théorie des champs de la matière condensée. Les candidats intéressés doivent avoir de bonnes bases en mécanique quantique, en physique statistique et en physique des solides.