Dynamique d'une onde de densité de charge dans GdTe3

Figure: diagramme de diffraction électronique obtenu sur un échantillon GdTe3 à T = 155 K. Les flèches rouges pointent vers les pics satellites qui apparaissent en raison de la distorsion du réseau dans la phase de symétrie brisée, c'est-à-dire en présence de l'onde de densité de charge.
Photo: Isabel Gonzalez effectuant une expérience de diffraction ultra-rapide (photo de Jérémy Barande)

Notre groupe a construit une expérience de diffraction d’électrons ultra-rapide, nous permettant de réaliser des expériences pompe-sonde en utilisant un bouquet d’électrons de 50-100 keV pour sonder le réseau d’échantillons subissant une photoexcitation ultra-rapide. La configuration a une résolution temporelle typique de 300 fs au mieux. Cette activité est relativement nouvelle et nous avons obtenu des résultats dans des systèmes modèles tels que le silicium. Récemment, nous avons commencé à nous attaquer à des problèmes plus ambitieux tels que l’étude des transitions de phase d’onde de densité de charge (CDW) dans des systèmes plus complexes tels que les matériaux de la famille RTe3 (R est une terre rare). Nous avons pu suivre l’évolution de la transition de phase sur des échelles de temps picoseconde. Les résultats montrent que le CDW est détruit en moins de 1 ps après la photoexcitation. Plus intéressant, on constate que l’état CDW se reforme avec une échelle de temps qui dépend de la température du réseau. Le temps de récupération du CDW devient plus long lorsque la température du réseau s’approche de la température critique Tc, un effet rappelant le «ralentissement critique» dans les transitions de phase thermodynamiques.

Figure: Dynamique du CDW dans GdTe3. Gauche: variations d'intensité relative des principaux pics de Bragg en fonction du retard pompe-sonde. À droite: changements d'intensité relative des pics du satellite. Les différentes couleurs correspondent à différentes fluences laser. La diminution brutale des pics de satellite en dessous du seuil de détection indique la destruction de l'état CDW.

Publications associées:

«Dynamique structurelle résolue en temps de la transition de phase d’onde de densité de charge hors équilibre dans GdTe3», I. Gonzalez-Vallejo et al., Soumis (2020)

 

« Observation d’effets de diffusion multiples importants dans la diffraction électronique ultra-rapide sur silicium monocristallin »; Je Gonzalez Vallejo, G. Gallé, B. Arnaud, SA Scott, MG Lagally, D. Boschetto, P.-E. Coulon, G. Rizza, F. Houdellier, D. Le Bolloc’h et J. Faure, Phys. Rev. B 97 , 054302 (2018)