Thèse soutenue le 13 décembre 2023 pour obtenir le grade de docteur de la Communauté Université Grenoble Alpes - Spécialité : Physique Théorique
Résumé :
Historiquement, le mouvement du réseau cristallin était traité du point de vue de la mécanique classique. Pourtant, les effets quantiques nucléaires (NQE), notamment l'énergie du point zéro et l'effet tunnel à travers la barrière de potentiel, peuvent modifier radicalement les caractéristiques d'un cristal. On peut étudier ces effets en s'appuyant sur les techniques de chemin intégrale Monte-Carlo. Cette approche pose cependant certaines difficultés. En calculant les fonctions de corrélation en temps imaginaire pour les opérateurs d'intérêt, il est alors nécessaire d'effectuer une continuation analytique en temps réel. De plus, la transformation de Fourier en l'espace des fréquences est souvent souhaitable, y compris pour la comparaison avec l'expérience. Cette inversion, néanmoins, est mal définie et nécessite un traitement prudent. Pour traiter le problème d'inversion, nous abordons ces questions et indiquons la solution possible qui pourrait être employé avec de divers schémas de calcul. Nous mettons en lumière l'utilité de cette approche sur plusieurs modèles simples de type oscillateur.
A l'aide de cette machinerie, nous accordons notre attention sur l'analyse du NQE dans un cristal. Ils sont particulièrement importants pour les différentes propriétés de transport : contrairement aux métaux, le transport dans les semi-conducteurs et les isolants est géré par les vibrations du réseau cristallin, qui sont décrites par les modes normaux. Dans un cristal réel, les modes s'interagissent et se dispersent, ce qui se voit dans leur durée de vie et, finalement, résulte de la conductance thermique finie. Nous démontrons que la présence de NQE modifie le comportement en température de chaque mode ainsi que son taux de dégradation. Nous étudions également les changements correspondants dans les conductances thermiques par rapport aux prédictions classiques.
Jury :
Présidente : Julia Meyer
Rapporteur : Fabio Finocchi
Rapporteur : Samy Merabia
Examinateur : Ambroise van Roekeghem
Directeur de thèse : Jean-Louis Barrat
Co-directeur de thèse : Markus Holzmann
Co-directeur de thèse : Stefano Mossa
Mots clés :
Transport, théorie, intégrales de chemin