Faculté des sciences

Exciton condensation in 1T-TiSe2 : a photoemission study and its theoretical model

Monney, Claude ; Aebi, Philippe (Dir.)

Thèse de doctorat : Université de Neuchâtel, 2009 ; Th. 2135.

Dans cette thèse, de nouvelles données de spectroscopie de photoémission résolue en angle sont confrontées aux prédictions du modèle théorique de la phase de condensat d’excitons afin d’aborder la question de la transition vers la phase d’onde de densité de charge apparaissant dans le dichalcogénure de métal de transition, 1T-TiSe2. Des aspects expérimentaux et... Plus

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    Résumé
    Dans cette thèse, de nouvelles données de spectroscopie de photoémission résolue en angle sont confrontées aux prédictions du modèle théorique de la phase de condensat d’excitons afin d’aborder la question de la transition vers la phase d’onde de densité de charge apparaissant dans le dichalcogénure de métal de transition, 1T-TiSe2. Des aspects expérimentaux et théoriques sont tous deux développés en détails. Des cartographies d’intensité de photoémission générées par la fonction spectrales calculée dans ce modèle sont comparées avec les données expérimentales et le très bon accord soutient fortement la réalisation d’une telle phase dans le 1T-TiSe2. Des mesures de photoémission acquises sur une large gamme de températures permettent d’extraire le développement en température détaillé du paramètre d’ordre caractérisant cette phase exotique. Un comportement de champ moyen typique est mis en évidence en-dessous de la température critique de la transition et de fortes fluctuations électron-trou sont observées en-dessus de cette température. Un important déplacement du potentiel chimique est aussi révélé par cette analyse. De plus, le paramètre d’ordre est aussi calculé grâce à l’équation du gap donnée par le modèle et est comparé à la courbe expérimentale. Une considérable renormalisation de la bande de conduction est mise en évidence pour la première fois dans des mesures faites à basse température. Cet effet, de concert avec l’essor de la phase de condensat d’excitons et avec le déplacement du potentiel chimique résultant, est utilisé pour calculer la résistivité du 1T-TiSe2, amenant pour la première fois une compréhension globale de cette quantité. Finalement, le couplage électron-phonon est étudié dans un formalisme tight-binding pour aborder la question de l’origine de la distorsion périodique du réseau qui a été constatée dans le 1T-TiSe2. Il est démontré que le nouveau potentiel périodique généré par le condensat d’excitons est capable de produire des déplacements atomiques du même ordre de grandeur que ce qui est observé expérimentalement.