Magnétisme adjustable d'un point quantique couplé à un supraconducteur

par David Wander

Projet de thèse en Nanophysique

Sous la direction de Clemens Winkelmann, Hervé Courtois et de Elke Scheer.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale physique (Grenoble) , en partenariat avec Institut Néel (laboratoire) et de Matière Condensée, Matériaux et Fonctions (equipe de recherche) depuis le 08-10-2018 .


  • Résumé

    Quel est le spectre électronique et l'extension spatiale des états liés Andreev dans un point quantique couplé à un supraconducteur? En fonction de la parité du numéro d'occupation du point quantique, celui-ci agit ou n'agit pas comme impurité magnétique, produisant un centre diffuseur de paires de Cooper. Cette question importante et générale sera adressée avec une nouvelle approche ayant pour but de mieux comprendre la nature des états liés Andreev qui sont un élement-clé pour les structures supraconductrices mésoscopiques. Des substrats supraconducteurs (Niobium ou Rhénium, intertes si epitaxial) couverts d'un réseau de grilles isolées du substrat seront fabriqués. Une recette déjà connu au CNRS, utilisant une masque entièrement métallique pour lift-off permettera d'utiliser des métals réfractaires comme Nb sans contamination. Nanoparticules (ou molécules) seront déposés sur le substrat supraconducteur. Le couplage à la grille sera fort pour les nanoparticules déposés proche de la grille. La grille sera utilisé pour changer le numéro d'occupation du nanoparticule ainsi permettant de régler le magnétisme local. En performant la spectroscopie tunnel dans les alentours des particules avec un couplage variable au substrat supraconducteur, la compétition de la supraconductivité et du effet Kondo sera étudié spatialment avec une résolution énergétique sans précédant. Dans un deuxième projet, des mesures spectroscopiques des nano-fils de graphène seront effectués.

  • Titre traduit

    Adjustable magnetism of a quantum dot coupled to a superconductor


  • Résumé

    What is the electronic spectrum and the spatial extent of Andreev bound states in a quantum dot coupled to a superconductor? According to the parity of the quantum dot electronic occupation, it can behave as a magnetic impurity or not, producing a scattering centre for the spatial diffusion of Cooper pairs. This important and quite generic question will be addressed using a novel approach in order to obtain a deeper knowledge of the nature of Andreev localised states that are key for the understanding of mesoscopic superconducting structures. Superconducting substrates (niobium, or rhenium, inert when epitaxial) covered with a network of gate electrodes that are isolated from the substrate will be fabricated. An all-metal mask lift-off recipe already available at CNRS will be employed, enabling the use of refractory metals like Nb without contamination. Nanoparticles (or molecules) will be deposited on the superconducting substrate. The coupling to the gate will be strong for the nanoparticles deposited close to the gates. The gate electrodes will be used to adjust the occupancy of the electronic nanoparticle, which will tune the local magnetism. By performing scanning tunnelling spectroscopy in the vicinity of particles with a variable coupling to the superconducting plane, the competition of superconductivity and the Kondo effect in real space will be studied with unprecedented energy resolution. In a second project, spectroscopy measurements of graphene nanoribbons will be performed.