Thèse soutenue

Étude des transitions de phases quantiques supraconducteur-isolant, métal-isolant dans des matériaux amorphes désordonnés proches de la dimension 2

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Auteur / Autrice : Olivier Crauste
Direction : Louis Dumoulin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique. Physique des solides et des milieux denses
Date : Soutenance en 2010
Etablissement(s) : Paris 11
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Mots clés libres

Résumé

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La compréhension du rôle du désordre sur la supraconductivité reste un problème fondamental de la physique du solide. Ce sujet illustre la compétition entre les phénomènes de localisation par le désordre et la formation de paires de Cooper et devient spectaculaire à 2D, dimension limite pour l'état métallique ou supraconducteur. Généralement, le système décrit une Transition directe Supraconducteur–Isolant (TSI), Transition de Phase Quantique définie à T=0 et provoquée par la densité d'états électroniques, le désordre microscopique, l'épaisseur. . . L'alliage NbxSi1-x est intéressant pour l'étude de cette TSI. Il est amorphe et homogène jusqu'à des épaisseurs de 2,5 nm et des températures de recuit de 250°C et nous observons une TSI induite par la composition, le recuit et l'épaisseur. Nous avons étudié cette TSI par rapport aux théories fermionique (Finkel'stein) d'affaiblissement de la supraconductivité par le désordre et bosonique (Dirty Boson Model de Fisher) de localisation des paires de Cooper. Cette étude remet en cause la possibilité de réduire la mesure du «désordre» à un unique paramètre tel que la résistance carrée ou le produit kFl (vecteur d'onde de Fermi et libre parcours moyen électronique) et soulignent l'effet spécifique de l'épaisseur. Par ailleurs, nous observons une phase «métallique» qui apparaît à très basse température entre les phases supraconductrices et isolantes, contredisant les théories de non-existence d'un métal à 2D. Nous montrons que le diagramme de phase de ces échantillons peut s'interpréter avec le concept de «métal de Bose» de Das&Doniach. Le NbSi est donc un système prometteur pour l'étude plus approfondie de ce nouvel état métallique.