The importance of shear on the collective charge transport in CDWs revealed by an XFEL source - Laboratoire de Psychologie Sociale : contextes et régulation
Article Dans Une Revue Science Advances Année : 2025

The importance of shear on the collective charge transport in CDWs revealed by an XFEL source

L'importance du cisaillement dans le transport collectif des systèmes à onde de densité de charge révélé par une source Xfel

Résumé

Charge transport in materials has an impact on a wide range of devices based on semiconductor, battery, or superconductor technology. Charge transport in sliding charge density waves (CDW) differs from all others in that the atomic lattice is directly involved in the transport process. To obtain an overall picture of the structural changes associated to the collective transport, the large coherent x-ray beam generated by an x-ray free-electron laser (XFEL) source was used. The CDW phase can be retrieved over the entire sample from diffracted intensities using a genetic algorithm. For currents below threshold, increasing shear deformation is observed in the central part of the sample while longitudinal deformation appears above threshold when shear relaxes. Shear thus precedes longitudinal deformation, with relaxation of one leading to the appearance of the other. Moreover, strain accumulates on surface steps in the sliding regime, demonstrating the strong pinning character of these surface discontinuities. The sliding process of nanometric CDW involves macroscopic sample dimensions.
Le transport de charges dans les matériaux a un impact sur un grand nombre de dispositifs tels que les semi-conducteurs, les batteries ou les supraconducteurs. Le transport de charges dans les Ondes de Densité de Charge (ODC) glissantes diffère de tous les autres en ce sens que le réseau atomique est directement impliqué dans le processus de transport. Pour obtenir une image globale des changements structurels associés au transport collectif, le large faisceau cohérent de rayons X généré par un laser à électrons libres (XFEL) a été utilisé. Le comportement de la phase de l'ODC a été obtenue dans l'ensemble de l'échantillon à partir des intensités diffractées à l'aide d'un algorithme génétique. Pour des courants inférieurs au seuil, nous observons une déformation croissante par cisaillement dans la partie centrale de l'échantillon, tandis qu'une déformation longitudinale apparaît au-dessus du seuil lorsque le cisaillement se relâche. Le cisaillement précède donc la déformation longitudinale, la relaxation de l'un entraînant l'apparition de l'autre. En outre, la déformation s'accumule sur les marches de surface dans le régime de glissement, ce qui révèle le piégeage important des discontinuités de surface. Le processus de glissement des ODC, de longueur d'onde nanométrique, implique une cohérence spatiale impressionnante compte tenu de la longueur d'onde de l'onde, impliquant les limites macroscopique de l'échantillon.
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Dates et versions

hal-04864367 , version 1 (04-01-2025)

Identifiants

Citer

David Le Bolloc’h, Ewen Bellec, Darine Ghoneim, Antoine Gallo-Frantz, Pawel Wzietek, et al.. The importance of shear on the collective charge transport in CDWs revealed by an XFEL source. Science Advances , 2025, Science Advances, 11 (1), ⟨10.1126/sciadv.adr6034⟩. ⟨hal-04864367⟩
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