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La thermoélectricité comme sonde sensible de la structure électronique des solides

Sous l’effet d’un gradient thermique, les électrons d’un solide produisent un champ électrique. En présence d’un champ magnétique, ce champ électrique à une composante transverse. Ces deux effets, Seebeck et Nernst, constituent une source précieuse d’information sur l’organisation des électrons dans le solide en question. Il existe des phénomènes physiques qui ont des signatures thermoélectriques de grande ampleur. L’effet Kondo en fournit un exemple : La présence d’une infime concentration des impuretés de fer dans l’or modifie toutes les propriétés de transport du système à basse température. Mais tandis que la résistivité électrique remonte de quelques pour cent, le coefficient Seebeck s’amplifie d’un ordre de grandeur. Nous allons passer en revue quelques cas de l’emploi de cette sonde sensible, mais encore mal comprise, de l’organisation des électrons dans les solides. Dans les systèmes fortement corrélés, les effets thermoélectriques documentent la naissance des électrons lourds à basse température et leur vie tumultueuse sous champ magnétique. Dans les métaux dilués, l’effet Nernst présentent des oscillations quantiques géantes sous fort champ magnétique. Le profil de ces oscillations dépend de la dimensionnalité du système comme en témoigne le contraste entre le graphite et le graphène. Cette sensibilité rend l’effet Nernst un excellent outil de fermiologie. Elle a notamment permis d’établir la structure de la plus petite surface de Fermi qui traverse une instabilité supraconductrice.