Theoretical modelling of infinite-layer nickelates

Cette thèse étudie les propriétés électroniques des nickelates dits « infinite-layer » (RNiO2) et les compare à celles des cuprates supraconducteurs à haute température et des nickelates de type pérovskite. Dans la première partie, nous avons développé un cadre multi-orbitaux pour modéliser la transition entre le RNiO3 de type pérovskite et le RNiO2 dits « infinite-layer ». Notre analyse montre que la physique à basse énergie est dominée par les orbitales Ni-3dx2−y2 et Ni-3dz2 , avec des contributions significatives des orbitales 5d des terres rares. Contrairement aux cuprates, les nickelates dits « infinite-layer » présentent une poche de surface de Fermi réglable qui agit comme un réservoir d’électrons, modifiant les moments magnétiques et la localisation. Nous avons identifié de fortes fluctuations électroniques au vecteur d’onde antiferromagnétique q = (π, π), indiquant des effets de nidification similaires à ceux observés dans les cuprates. Dans la deuxième partie, nous avons examiné le rôle des impuretés extrinsèques, telles que les oxygènes apicaux résiduels et les dopants alcalino-terreux, sur la structure électronique. À l’aide d’un formalisme de diffusion par matrice T, nous avons montré que ces défauts agissent comme des sondes de la surface de Fermi multibande, avec une influence différente selon le type de défaut. Les défauts d’oxygène apical créent des oscillations étendues, mettant en évidence la poche de terres rares, tandis que les substitutions alcalinoterreuses produisent des motifs anisotropes associés à la bande dérivée du Ni. Cela suggère que la diffusion des impuretés peut induire des réponses électroniques collectives et fournit des voies expérimentales pour examiner la relation entre la topologie des bandes, le désordre et l’hybridation orbitale. Dans la dernière partie, nous discutons de la manière dont les nuages d’impuretés étendus peuvent conduire à des réponses électroniques cohérentes au-delà des effets d’impuretés uniques. Une approche matricielle DMFT/CPA sur le réseau de Bethe permet d’explorer les corrélations et le désordre, en reliant la cohérence induite par les impuretés aux propriétés électroniques observables.