Thèse soutenue

Cohérence et interférences quantiques dans les nanostructures Supraconducteur / Ferromagnétique

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Auteur / Autrice : Takis Kontos
Direction : Marco Aprili
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance en 2002
Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

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Résumé

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Ce travail de thèse présente une étude expérimentale de l'effet de proximité entre un supraconducteur et un métal ferromagnétique. La spectroscopie tunnel dans des jonctions planaires nous a permis de mettre en évidence les oscillations du paramètre d'ordre supraconducteur induit par proximité dans un métal ferromagnétique. Ces oscillations sont la conséquence de l'impulsion finie qu'acquiert une paire de Cooper lorsqu'elle pénètre dans une région où règne un champ d'échange, à cause du décalage en énergie entre les bandes up et down de spin. La conséquence qualitative des oscillations est une inversion de la densité d'états par rapport à la densité d'états normale (Kontos et al. Phys. Rev. Lett. 86, 304, (2001)). Lorsque le métal ferromagnétique est couplé à une deuxième électrode supraconductrice, le couplage Josephson observé a une dépendance non monotone en fonction de l'épaisseur de la couche mince ferromagnétique. Comme on peut s'y attendre, le courant critique maximum reproduit les oscillations de la densité d'états à énergie nulle, qui imposent par conséquent un "couplage pi" quand le paramètre d'ordre est négatif. La longueur d'amortissement et la période des oscillations sont fixées par la même échelle caractéristique, qui dépend de la polarisation de spin dans le métal ferromagnétique (quelques nm). En utilisant un alliage ferromagnétique (le Pd(1-x)Ni(x) avec de faibles concentrations de Ni), nous pouvons obtenir une énergie d'échange suffisamment faible pour rendre la fabrication des échantillons accessible aux techniques standard de dépôt en couches minces. Nous avons par ailleurs acquis un contrôle précis de l'état fondamental des jonctions Josephson. Ce contrôle nous permet d'envisager l'inclusion de jonctions pi dans des circuits supraconducteurs plus complexes.