Réalisation d'un dispositif à 3 SQUIDs pour la mesure de corrélations de bruit de grenaille

Fabrication of a 3 SQUIDs experimental set-up for current noise crossed correlations measurement

• Auteur / Autrice : Olivier Coupiac
• Direction : Marc Sanquer, François Lefloch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble, Isère, France ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bruit

Supraconductivité

Systèmes mésoscopiques

Nanotechnologie

Mots clés libres

Non localité

Hb-t

Résumé

Ce projet de these est consacre a la construction et l'optimisation d'un dispositif de mesure de corrélations de bruit en courant à très basse température. Au cours des deux dernières décennies, le bruit de grenaille s'est révélé être un outil puissant d'investigation des propriétés de transport électronique des conducteurs mésoscopiques. En particulier, dans le cas de nanostructures à trois terminaux, la mesure des corrélations du bruit de grenaille entre deux terminaux permet de sonder la statistique des porteurs et leurs interactions. Dans le cas où les interactions peuvent être négligées, des particules obéissant à une statistique bosonique conduisent à des corrélations positives. Pour une statistique fermionique, les corrélations seront au contraire négatives. Ces résultats ont été confirmés expérimentalement à plusieurs reprises pour les deux familles de particules, notamment grâce aux expériences fondatrices menées au cours des années 1950 par hanbury-brown et twiss sur des photons provenant d'une étoile. En revanche, lorsqu'un supraconducteur est connecté à deux bras de métal normal (n/sin), l'interaction bcs peut induire des corrélations positives dans ce système fermionique par le biais de la réflexion d'andreev qui transforme une paire de cooper en deux électrons dans les bras normaux. La mesure de ces corrélations doit permettre la mise en évidence expérimentale du caractère non local de la réflexion d'andreev, ainsi que de l'existence d'états intriqués à deux particules. L'objectif du dispositif construit est de mesurer de telles corrélations. Le présent manuscrit décrit les étapes du projet, du travail de mise au point de l'instrument et de fabrication des échantillons jusqu'aux mesures préliminaires.

IN THIS PH-D THESIS WE HAVE DEVELOPPED A SET-UP TO MEASURE CURRENT NOISE CORRELATIONS AT VERY LOW TEMPERATURE. OVER THE PAST TWO DECADES, SHOT NOISE HAS BEEN WIDEL Y USED TO INVESTIGATE ELECTRONIC PROPERTlES OF MESOSCOPIC DEVICES. IN THE PARTICULAR CASE OF THREE-TERMINAL NANOSTRUCTURES, SHOT NOISE CORRELATIONS BETWEEN TWO TERMINALS ARE SENSITIVE TO THE STATISTICS OF PARTICLES AND THEIR INTERACTIONS. WHEN INTERACTIONS CAN BE NEGLECTED, CORRELATIONS ARE POSITIVE FOR BOSONS AND NEGATIVE FOR FERMIONS. THIS HAS BEEN CONFIRMED EXPERIMENTAL Y FOR DIFFERENT KIND OF PARTICLES AND FOR BOTH ST A TISTICS, NAMEL Y WITH HISTORICAL EXPERIMENT BY HANBURY-BROWN AND TWISS ON PHOTONS. YET, IN HYBRID NORMAL-SUPERCONDUCTOR DEVICE, THINGS CAN BE DIFFERENT. FOR A SUPERCONDUCTOR CONNECTED TO TWO NORMAL METAL TERMINALS, ANDREEV REFLECTION TRANSFORMS A COOPER PAIR IN TWO ELECTRONS IN NORMAL METAL TERMINALS, AND BCS INTERACTION CAN INDUCE POSITIVE CORRELATIONS. MEASURING CORRELATIONS CAN BE USED TO PROBE NON LOCAL PROPERTIES SUCH AS CROSSED ANDREEV REFLECTION, OR ENTANGLEMENT OF THE ANDREEV PAIR. THE SET-UP DESCRIBED HERE AIMS AT MEASURING SUCH CORRELATIONS. THE THESIS MANUSCRIPT DESCRIBES THE DIFFERENT STEPS OF THE PROJECT, FROM INSTRUMENTATION AND SAMPLE PRODUCTION TO PRELIMINARY MEASUREMENTS.