Contribution à l'étude de l'ordre de spins, de charge et effets structuraux dans le modèle de double-échange : chaîne linéaire, échelles de spins et manganites

The goal of this thesis is to contribute to the study of the ordering of localized classical spins coupled to itinerant electrons via the Zener double exchange model. The tendency to ferromagnetism resulting from electron motion is thwarted by the competition with antiferromagnetic superexchange interactions, leading to a variety of complex magnetic structures. First, the one dimensional model is studied as a function of the electronic density and a ferromagnetic “polaron” phase, each polaron containing three spins only, is shown to exist in a large part of the diagram even at low density. The tendency towards phase separation is studied in detail. In a second part we consider spin ordering in 3-leg ladders present in the structure of the Fe Ludwigite: Fe(3)O(2)BO(3). We examine the interplay between magnetic ordering, charge ordering and structural instability observed in this system. Finally, we consider the controversy between charge ordering and “Zener Polaron” ordering in the manganite La(0.5)Ca(0.5)MnO(3). It is shown that this two types of ordering are exclusive, except within an extremely reduced range of parameters.; L'objectif de cette thèse est de contribuer à l'étude de l'ordre de spins classiques localisés couplés à des électrons itinérants par un modèle de double échange de Zener. La tendance au ferromagnétisme due au mouvement électronique est contrecarrée par la compétition avec des interactions de super-échange antiferromagnétiques, ce qui conduit à une variété de structures magnétiques complexes. Nous étudions tout d'abord le modèle à une dimension en fonction de la densité électronique, et montrons qu'une phase de « polarons » ferromagnétiques, chaque polaron contenant seulement trois spins, existe dans une grande partie du diagramme de phase même à faible densité. La tendance vers une séparation de phases est étudiée en détail. Dans une deuxième partie nous considérons l'ordre de spins dans les échelles de spins à trois montants présentes dans la structure de la ludwigite de Fe : Fe(3)O(2)BO(3). Nous examinons la relation entre l'ordre magnétique, l'ordre de charge et l'instabilité structurale observée dans ce système. Finalement, nous abordons la controverse entre l'ordre de charge et l'ordre de « polarons de Zener » dans la manganite La(0.5)Ca(0.5)MnO(3). Nous montrons que ces deux types d'ordre sont exclusifs, sauf pour une gamme extrêmement réduite des paramètres.