Étude de jonctions Josephson en YBaCuO de type joints de grains sur bicristaux : influence de la lumière sur le couplage Josephson

Study of YBaCuO grain boundary Josephson junctions : influence of the illumination on the Josephson coupling

• Auteur / Autrice : Jimmy Chandra Elly
• Direction : Alain Gilabert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Nice
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nice-Sophia Antipolis. Faculté des sciences
• Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Romagnan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Monod, Marie-Gabrielle Le Boité-Medici
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Kreisler, Jean-Claude Villégier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Supraconducteurs à hautes températures

Joints de grains

Jonctions Josephson

Mots clés libres

Physique

état condensé

Propriétés électriques, magnétiques, optiques

Profondeur pénétration

Baryum oxyde

Cuivre oxyde

Yttrium oxyde

Composé quaternaire

Résumé

Dans ce travail, on a étudié les effets Josephson de jonctions en YBaCuO de type joints de grains, sur des bicristaux de SrTiO₃ avant et après illumination par de la lumière visible. Dans l'étude préalable sans illumination, on a retrouvé les propriétés classiques de l'effet Josephson montrant ainsi, la très bonne qualité des jonctions. Les oscillations du courant critique en fonction du champ magnétique caractérisant l'effet Josephson continu, nous ont permis de déterminer la profondeur de pénétration λ_ab à différentes températures. On a mis en évidence également, l'effet Josephson alternatif dans ces jonctions et plus particulièrement les résonances de Fiske. L'analyse de ces résonances nous a permis de déterminer les paramètres structuraux de la barrière et en particulier montrer que son épaisseur est de l'ordre de la longueur de cohérence ε_ab. L'illumination de ces mêmes jonctions Josephson a montré un changement du couplage Josephson qui se traduit par une augmentation du courant critique, sans influencer la profondeur de pénétration λ_ab. L'illumination de ces jonctions montre également une augmentation de l'amplitude des résonances de Fiske, ainsi qu'un changement de leur position. Cet effet peut s'expliquer par une diminution de la constante diélectrique de la barrière, due au changement sous illumination des propriétés de transport de l' YBaCuO sous oxygène qui constitue la barrière. La dynamique de l'établissement du changement du couplage Josephson est une dynamique rapide, contrairement à la dynamique de la diminution de la résistance normale de la barrière. Dans le modèle ou l'illumination crée des paires électron-trou, les électrons sont piégés par les sites vacants d'oxygène des chaînes. Ce piégeage libère les trous qui augmentent la concentration des porteurs dans les plans CuO₂.

In this thesis, we studied the Josephson effects of YBaCuO grain boundary junctions on SrTiO₃ bycristal, before and after illumination by the visible light. In previous study without illumination, we find the classical properties of Josephson effects showing thus, the good quality of these junctions. The oscillations of the critical current versus the magnetic field which is characteristic of dc Josephson effect allowed us to determine the penetration depht λ_ab at different temperatures. Also, we placed in a prominent position the ac Josephson effect and particularly the Fiske resonances. The analyse of these resonances allowed us to determine the structurals parameters of the barrier and precisely to show that it thickness is of the order of the coherence length ε_ab. The illumination of these same Josephson junctions showed a change of Josephson coupling which is shown in the increase of critical current without influence of the penetration depth λ_ab. Illumination of these juctions shows an increase of the amplitude of Fiske step as well as a shift of this position too. This effect can be explained by a decrease of the dielectric constant of the barrier caused by a shift under illumination of the transport properties of YBaCuO under oygenated which constitue the barrier. The dynamics of the establishment of the increase of the Josephson coupling is a quick dynamic contrary to the decrease of the normal resistance of the barrier. In the model where illumination creates electron-hole pairs, electrons are trapped by the vacant site of oxygen chains. This trapping liberates the holes which increase the concentration of the carriers in CuO₂ planes.