Nouvelle excitation hybride dans les matériaux fortement corrélés : l'électromagnon

The RMn₂O₅ compounds form a family of type II multiferroics, which has already been characterized from a structural point of view or for its macroscopic properties. This thesis aims at complementing these investigations by studying the dynamics. We will focus in particular on the measurement and characterization of spin-lattice excitations called electromagnons, which are collective modes of a magnetic nature, sensitive to the application of an electric field (for example that of light). Electromagnons have already been measured in the past for many materials, including some members of the RMn₂O₅ family (R=Y, Tb). This thesis has allowed to measure another one in GdMn₂O₅, to characterize it in details by combining measurements of inelastic neutrons scattering (3-axis, polarized, under H field or as a function of temperature) and infrared spectroscopy (as a function of temperature for different combinations (E,H) of incident light or under the action of an electric field).These experimental results will be detailed along this manuscript, and we will then propose a discussion on the mechanisms that could be at the origin of the measured electromagnon.
Les composés RMn₂O₅ forment une famille de multiferroïques de type II, qui ont déjà été caractérisés ultérieurement du point de vue structural ou par les propriétés macroscopiques. Cette thèse a pour objectif de venir compléter ces investigations par l'étude de la dynamique. Nous nous concentrerons en particulier sur la mesure et caractérisation d'excitations spins-réseau nommées électromagnon, qui sont des modes collectifs de nature magnétique sensible à l'application d'un champ électrique (par exemple celui de la lumière). Des électromagnons ont déjà été mesurés dans le passé pour de nombreux matériaux, y compris pour certains membres de la famille des RMn₂O₅ (R=Y, Tb). Cette thèse aura permis d'en mesurer un autre dans GdMn₂O₅ et de le caractériser en détail en combinant des mesures de neutrons inélastiques (3 axes, polarisés, sous champ H ou en fonction de la température) et de spectroscopie infrarouge (en fonction de la température pour différentes combinaisons (E,H) de la lumière incidente ou sous l'action d'un champ électrique). Ces résultats expérimentaux seront détaillés le long de ce manuscrit, et nous proposerons ensuite une discussion sur les mécanismes pouvant être susceptibles d'être à l'origine de l'électromagnon mesuré.