Interactions electron-electron dans les fils mesoscopiques

• Auteur / Autrice : Frédéric Pierre
• Direction : Michel Devoret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Les interactions electron-electron limitent la coherence quantique des electrons dans les metaux et leur permettent d'atteindre l'equilibre thermique a basse temperature. Ces interactions sont faibles car les electrons dans les metaux sont etroitement ecrantes par la polarisation qu'ils induisent dans le milieu forme par les autres electrons. Dans le regime mesoscopique, on s'attend a ce que les chocs elastiques sur les defauts du reseau, les bords du metal et les impuretes diminuent l'efficacite de l'ecrantage et donc augmentent les interactions. L'objet de cette these est precisement de determiner experimentalement la nature des interactions inelastiques subies par les electrons a basse temperature dans les fils mesoscopiques. Dans la premiere partie, nous presentons la mesure du taux avec lequel les electrons echangent de l'energie dans des fils d'argent, de cuivre et d'or. Pour cela, nous mesurons la fonction de distribution en energie des electrons dans un regime stationnaire hors-equilibre. Dans la deuxieme partie, nous presentons la mesure du temps de coherence de phase des electrons en fonction de la temperature, egalement dans des fils de cuivre d'or et d'argent. La coherence quantique des electrons est limitee par toutes les collisions inelastiques independamment de l'energie echangee. Nous avons deduit le temps de coherence de phase de la mesure des corrections de localisation faible a la conductance des fils. Dans la troisieme partie, nous presentons des mesures de l'anomalie de conductance aux petites tensions d'une longue jonction tunnel entre un fil d'aluminium et un plan de masse. Cette depression de la conductance tunnel est un autre effet de l'interaction coulombienne. Pour comparer mesures et predictions theoriques, nous avons reformule les predictions du calcul microscopique des interactions entre electrons en terme d'impedance electromagnetique, dans un langage similaire a celui utilise par la theorie phenomenologique du blocage de coulomb.