Les multiferroïques 

Table des matières

Introduction : De l’histoire aux applications
1 Les multiferroïques 
1.1 Les propriétés ferroïques
1.1.1 La ferroélectricité
1.1.1.1 Définition
1.1.1.2 Transition de phase et paramètre d’ordre
1.1.1.3 Transition ferroélectrique et mode mou
1.1.2 Le magnétisme
1.1.2.1 Le paramagnétisme
1.1.2.2 Le ferromagnétisme
1.1.2.3 L’antiferromagnétisme
1.1.2.4 L’interaction Dzyaloshinskii-Moriya
1.1.2.5 L’onde de spin – Le magnon
1.1.3 Le couplage magnétoélectrique
1.2 Les multiferroïques de type I
1.2.1 L’origine de la ferroélectricité
1.2.1.1 Pérovskites multiferroïques
1.2.1.2 Ferroélectricité induite par des paires isolées
1.2.1.3 Ferroélectricité induite par l’ordre des charges
1.2.1.4 Ferroélectricité induite par la géométrie
1.2.2 Le multiferroïque de type I : BiFeO3
1.2.2.1 Structure
1.2.2.2 Propriété ferroélectrique
1.2.2.3 Propriété magnétique
1.2.2.4 Couplage magnétoélectrique
1.2.2.5 Etat de l’art expérimental et théorique
1.3 Les multiferroïques de type II
1.3.1 Ferroélectricité induite par les structures magnétiques non-colinéaires (spirales)
1.3.2 Structure magnétique colinéaire
1.3.3 Electromagnons
1.3.4 Le multiferroïque de type II : TbMnO3
1.3.4.1 Structure
1.3.4.2 Propriétés magnétiques
1.3.4.3 Propriété ferroélectrique
1.3.4.4 Couplage magnétoélectrique
1.3.4.5 Ondes de spin et électromagnons
2 La diffusion Raman 
2.1 Le principe
2.2 L’approche classique phononique
2.3 Les tenseurs Raman et règles de sélection
2.3.1 Cas de BiFeO3
2.3.2 Cas de TbMnO3
2.4 L’approche quantique phononique
2.4.1 L’Hamiltonien d’interaction rayonnement-matière
2.4.2 Le processus de diffusion
2.5 La diffusion Raman de systèmes magnétiques
2.5.1 Onde de spin ferromagnétique
2.5.2 Onde de spin antiferromagnétique
2.5.3 Diffusion Raman de spin et magnon : diffusion spin-photon
3 Dispositif expérimental 
3.1 Laser et chemin optique
3.2 Spectromètre et caméra CCD
3.3 Les enceintes
3.3.1 Les mesures en température : cryostats et four
3.3.1.1 Les cryostats
3.3.1.2 Le four
3.3.2 Les mesures sous champ électrique
3.3.3 Les mesures sous champ magnétique
3.4 Les échantillons
3.4.1 Les échantillons de BiFeO3
3.4.2 Les échantillons de TbMnO3
4 BiFeO3 : un composé pour la magnonique 
4.1 Phonons et ondes de spin de BiFeO3
4.2 Couplage magnons-phonons
4.3 Mesures sous champ électrique
4.3.1 La magnonique
4.3.2 Contrôle des ondes de spin par un champ électrique à température ambiante
4.3.3 Les phonons sous champ électrique
4.4 Effet d’un champ magnétique
4.4.1 Application d’un champ magnétique sur les magnons
4.4.2 Le champ magnétique a-t-il un effet sur les phonons ?
4.5 Conclusion
5 Les électromagnons dans TbMnO3 
5.1 Les phonons dans TbMnO3
5.1.1 Identification des modes de phonon
5.1.2 TbMnO3 présente-t-il un mode mou ?
5.2 La découverte des électromagnons dans TbMnO3
5.2.1 La découverte
5.2.2 Les mesures en température
5.2.3 Bande à 128 cm?1
5.3 TbMnO3 sous champ magnétique
5.3.1 Electromagnons sous champ magnétique
5.3.1.1 Champ magnétique appliqué selon l’axe b en E!//a
5.3.1.2 Champ magnétique appliqué selon l’axe b et a en E!//c
5.3.1.3 Champ magnétique appliqué selon l’axe c
5.3.2 L’effet du champ magnétique sur les phonons
5.4 Conclusion
Conclusion et perspectives 
Bibliographie