Contribution à l'étude d'un spectromètre magnétique utilisant l'écoulement de vortex supraconducteurs

Contributing to the study of a magnetic spectrometer using a moving lattice of superconducting vortices

• Auteur / Autrice : Maxime Pauly
• Direction : Gérard Fillion, Rafik Ballou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Louis Néel (Grenoble1971-2006)

Résumé

Le but de ce travail était de montrer la faisabilité d'un dispositiforiginal de mesure d'excitations magnétiques applicable aux couches minces et petits objets. Le principe est d'utiliser le réseau de vortex en écoulement à vitesse constante à la surface d'un supraconducteur en couche mince comme champ d'excitation, la détection d'un signal magnétique devant se traduire par une anomalie dans la caractéristique V(I) du supraconducteur. Le travail de thèse a consisté à fabriquer des ponts supraconducteurs (YBaCuO/MgO), et à mettre au point un système de mesure automatisé des caractéristiques V(I) par impulsions brèves de courant, de façon à caractériser la dynamique des vortex dans ce système. Il apparaît à faibles courants un régime en loi de puissance, dont l'interprétation est encore controversée dans la littérature, suivi à plus forts courants d'un régime d'états critiques auto-organisés où les vortex se déplacent par avalanches, puis d'un régime de défilement des vortex en réseau. Loin de Tc se produit alors une instabilité à un courant I*, qui induit une transition vers l'état normal, source de limitation du dispositif en fréquence d'excitation. Les essais de détection d'excitations magnétiques effectués sur RbMnF3, du DPPH, ou NiO, ont échoué en raison de fréquences d'excitation trop élevées, de couplage trop faible, ou de manque de cohérence du réseau. Nous avons tenté de remédier à ces différents inconvénients en changeant la durée des impulsions, le substrat ou le supraconducteur. Sur des couches de nobium, le régime de "free flux flow" existe dans une gamme de champs et de températures suffisantes pour suivre la raie RPE du DPPH. Cependant le signal d'absorption correspondant n'a pas été observé, sans doute à cause du mauvais couplage avec les grains de la poudre utilisée. La prochaine étape sera donc le dépôt d'échantillon en couche mince du Niobium, qui devrait permettre de démontrer la faisabilité du dispositif.