Dr. Sylvain Petit , LLB, CE-Saclay, 91191 Gif sur Yvette, France

Mercredi 31 Mars à 16 h 00 (Amphi Holweck, Esc. C, 1er étage)

Frustration et ordre magnétique dans les multiferroiques hexagonaux
RMnO3

Les composés hexagonaux RMnO3 (R=Ho, Yb, Y, etc) font partie des quelques systèmes dits multiferroïques,
dont l’état fondamental est caractérisé par la co-existence de deux paramètres d’ordre, ferroélectrique et
(anti)ferromagnétique [1]. A ce titre, ils sont particulièrement intéressants pour de futures applications
notamment dans le domaine de la spintronique. Cependant, l’origine microscopique du couplage entre ces deux
paramètres d’ordre est encore inconnue. On pense toutefois que la frustration magnétique combinée à un fort
couplage magnéto-élastique pourrait être à l’origine de ces propriétés. Grâce à des mesures de diffusion élastique
et inélastique des neutrons (dont nous exposerons le principe) nous avons pu mettre en évidence quelques
aspects importants de ce phénomène [2].
Nos mesures de diffraction « haute résolution », montrent que ces systèmes subissent une transition isostructurale
(sans changement de groupe d’espace) à la température de Néel TN [3-5] qui s’illustre en particulier
par de forts déplacements atomiques. Cette transition entretient également un lien étroit avec la frustration
magnétique. En effet, si la géométrie triangulaire du réseau des ions Mn (couplés par un terme de super-échange
antiferromagnétique) est la première source de frustration, il se trouve que les interactions entre Mn appartenant
à des plans adjacents sont également frustrées. Les mesures de diffraction « haute résolution » nous ont permis
de montrer que cette frustration inter-plans est directement dépendante de la position des Mn dans la maille
élémentaire. Cette transition iso-structurale a donc un impact direct sur la nature du couplage magnétique interplans
et par conséquent sur l’ordre magnétique des Mn. Ces couplages d’échange inter-plans peuvent d’ailleurs
être déterminés de manière indépendante par une étude approfondie des excitations de spin. Par des mesures de
neutrons polarisés, nous montrons également que certaines de ces excitations sont en fait des modes hybrides
magnéto-élastiques, qui mettent en jeu le spin mais aussi des modes de vibrations des atomes de la maille [6-9].

[1] M. Fiebig et al. J. Phys D : Appl Phys 38 (2205)R123
[2] M. Fiebig et al. Nature (London) 419, 818, (2002)
[3] Cheong S.W and Mostovoy M. Nature materials, 6, 13 (2007)
[4] S. Lee et al. Nature 451,805 (2008)
_
[5] X. Fabrèges et al, PRL 103, 067204 (2009)
_
[6] Pimenov et al., Nature Physics, Vol 2, February 2006
_
[7] H. Katsura et al., PRL, 98, 027203 (2007)
_
[8] S. Petit el al, PRL 99, 266604 (2007)
[9] S. Pailhès et al, PRB 79, 134409 (2009)

Pour tout renseignement :
N. Bergeal : 01 40 79 44 83 – nicolas.bergeal (arobase) espci.fr
B. Fauqué 01 40 79 58 14 –benoit.fauque (arobase) espci.fr

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