Transport cohérent et spectroscopie tunnel dans les hétérostructures supraconductrices

Coherent transport and tunnel spectroscopy in superconducting heterostructures

• Auteur / Autrice : David Quirion
• Direction : Marc Sanquer
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

Au cours de cette thèse, nous avons étudié l'influence d'une barrière tunnel en transport cohérent. Les structures présentées dans ce manuscrit ont toutes en commun une barrière tunnel et une interface supraconducteur/métal normal (s/n). L'interface s/n est le siège de la réflexion d'andreev qui régit la transformation d'un courant normal (à une particule) à un courant supraconducteur (à deux particules). Ce processus conduit à l'effet de proximité classique. Nous avons tout d'abord étudié des contacts nitrure de titane/silicium fortement dopé. La barrière schottky présente à l'interface frustre l'effet de proximité. On a pu observer à basse température et faible tension l'augmentation de conductance caractéristique de l'effet tunnel sans réflexion ("réflectionless tunneling"). La comparaison quantitative de nos mesures avec les théories pertinentes nous à conduits à étudier les effets de chauffage dans les structures longues supraconducteur-métal normal-supraconducteur (sns). Dans un deuxième temps nous avons fabriqué en salle blanche, puis mesuré à basse température des structures verticales aluminium-cuivre-alumine-cuivre (SNIN) dans le régime diffusif. Cette fois-ci, la barrière tunnel est décalée dans le métal normal, ce qui confirme les électrons près de l'interface supraconductrice et augmente l'effet de proximité. Nous avons pu observer un comportement proche de la réentrance à faible énergie. En variant l'épaisseur du métal normal présent entre l'interface supraconductrice et la barrière tunnel, nous avons constaté la transition entre un excès de conductance à l'ouverture d'un gap dans le métal normal, jusqu'à un comportement tunnel caractéristique des jonctions sin. Ces deux études montrent qu'une barrière tunnel permet non seulement la spectroscopie des densités d'états, mais également de mettre en évidence le transport cohérent dans les structures mésoscopiques.