Exploring the effects of Zeeman field on spin-triplet superconductivity

Exploration des effets d'un champ Zeeman sur les supraconducteurs spin-triplet Les supraconducteurs non conventionnels sont classés en fonction des propriétés de symétrie de la fonction d'onde des paires de Cooper. Dans les matériaux centrosymétriques, la composante de spin de la fonction d'onde électronique est soit paire (spin-singulet), soit impaire (spin-triplet) par échange de spins fermioniques. Dans la catégorie spin-triplet, on distingue les états unitaires et non unitaires, ces derniers étant caractérisés par des contributions inégales des deux états de spin. La plupart des candidats à la supraconductivité spin-triplet sont des supraconducteurs à fermions lourds ou des supraconducteurs ferromagnétiques. La classification du paramètre d'ordre supraconducteur est aussi contrainte par la symétrie du groupe ponctuel du matériau cristallin, ce qui conduit à diverses structures de spin des états spin-triplet. Un champ Zeeman se couple au spin des électrons, dont la réponse fournit donc une sonde directe pour la structure en spin du paramètre d'ordre. Cette thèse se concentre sur deux réponses spécifiques des supraconducteurs spin-triplet. Tout d'abord, nous analysons la susceptibilité de spin des états génériques non unitaires en limite de champ nul. Deuxièmement, nous étudions le comportement du champ critique des états unitaires, un effet de champ fini.La susceptibilité de spin joue un rôle clé dans la caractérisation de la symétrie du paramètre d'ordre dans les supraconducteurs non conventionnels. Parmi eux, les supraconducteurs spin-triplet non unitaires brisent spontanément la symétrie par renversement du temps et présentent un spectre à deux bandes non dégénérées. Ces états suscitent un grand intérêt dans le contexte de la recherche de la supraconductivité topologique. Alors que la susceptibilité de spin permet une distinction claire entre les états spin-singulets et les états spin-triplets unitaires, il est surprenant de constater que le cas des états non unitaires n'a pas été exploré jusqu'à présent. Nous présentons une expression générale pour la susceptibilité de spin dans les supraconducteurs triplets non unitaires, dans le cas d'un modèle à une bande, et de matériaux centrosymétriques, non magnétiques avec un fort couplage spin-orbite. En outre, nous utilisons nos résultats pour évaluer les affirmations expérimentales de supraconductivité triplet non unitaire.Nous explorons ensuite le diagramme de phase des supraconducteurs spin-triplet sous l'influence d'un champ Zeeman. Nous constatons que, pour un paramètre d'ordre de symétrie donnée et une orientation générique du champ, la limite paramagnétique de la supraconductivité diverge à basse température. En outre, nous identifions une gamme de températures où la transition entre les phases normales et supraconductrices devient du premier ordre. Dans les cas où deux points tricritiques existent le long de la ligne de transition, une transition de phase du premier ordre entre deux phases supraconductrices peut se produire près du point tricritique à plus basse température. Ces résultats sont discutés dans le contexte de l'anisotropie du champ critique supérieur dans UPt₃, un candidat à la supraconductivité spin-triplet, en tenant compte des effets paramagnétiques et orbitaux.