Transport d'entropie, thermoélectricité dans les supraconducteurs non conventionnels

L'effet Nernst a connu, ces quinze dernieres annees, un regain d'attention, en particulier en raison de son comportement dans les cuprates supraconducteurs a haute temperature critique dopes aux trous. En effet, on observe dans ces composes la persistance tant en temperature qu'en champ magnetique d'un signal Nernst fini en dehors de la phase supraconductrice, alors que ce dernier n'est cense etre non nul, dans le cas de metaux simples, que dans la phase vortex. Ce resultat a revetu une certaine importance en ce sens qu'il appuyait experimentalement, parmi d'autres resultats, un scenario de type paires preformees et excitations de type vortex dans la phase normale des cuprates dopes aux trous. Cependant, l'interpretation de l'effet Nernst souffre d'un manque de donnees experimentales dans d'autres systemes a electrons fortement correles. C'est initialement ce qui a motive le travail de cette these, qui rassemble des resultats obtenus de 2001 a 2004 au Laboratoire de Physique Quantique - ESPCI a Paris, et qui est majoritairement constitue de mesures d'effet Nernst dans une autre classe de composes a electrons fortement correles : les fermions lourds. Plus particulierement, nous avons mesure l'effet Nernst a pression nulle dans une fenetre de temperature comprise entre 1,5K et 50K et pour des champs magnetiques de 0 a 12T, dans trois composes : CeCoIn5, URu2Si2 et CeRu2Si2. Ces mesures constituent, a l'heure actuelle, les seules mesures d'effet Nernst effectuees sur des fermions lourds. Dans les trois cas, nous avons decouvert dans la phase metallique l'emergence d'un effet Nernst geant dont l'amplitude depasse de plusieurs ordres de grandeur la taille du signal attendu dans un metal simple, et qui atteint celle caracteristique des vortex dans la phase mixte des cuprates, a savoir quelques µV/KT. Plus particulierement, CeCoIn5 heberge un effet Nernst negatof tres important dans la partie non liquide de Fermi de son diagramme de phase, associee a la presence d'un point critique a Bc=5T. Cependant, l'effet Nernst que nous avons mesure ne presente aucune anomalie a Bc, mais plutot dans la limite B=0T, ou le coefficient Nernst atteint 1µV/KT. L'emergence d'un effet Nernst positif important dans URu2Si2 coincide avec l'entree dans la phase ordre cache, et encore ici c'est a bas champ que le coefficient Nernst atteint son maximum de 4µV/KT, qui constitue le plus grand effet Nernst jamais mesure dans une phase metallique. Enfin, c'est le metamagnetisme de CeRu2Si2 qui semble particulierement affecter l'effet Nernst, puisque celui-ci presente, a Hm, un changement de signe particulierement prononce et coincidant avec le maximum de chaleur specifique. Par ailleurs, une des caracteristiques generales frappantes de cette emergence est qu'elle coincide, dans les trois composes, avec la presence d'un angle de Hall egalement tres eleve, et dont, en particulier dans CeCoIn5 et CeRu2Si2, la structure est assez proche de celle de l'effet Nernst. La presence de ce signal reste encore aujourd'hui particulierement intrigante, en particulier en l'absence de mesures systematiques sur d'autres composes aux fermions lourds. Cependant, mais de facon tres schematique, nous avons montre que la renormalisation de la masse pouvait etre un ingredient a l'origine de cet effet Nernst geant. De plus, pour chacun des composes des pistes peuvent etre avancees pour determiner l'origine de cet emergence : proximite d'un point critique quantique, fluctuations antiferromagnetiques, ondes de densite. Nous discutons en fin de cette these les divers scenarios et proposons des mesures futures afin de confirmer ou d'infirmer ces diverses propositions.