Dynamique des vortex dans des nanofils supraconducteurs d'YBCO irradiés : vers la détection de photon unique
Auteur / Autrice : | Paul Amari |
Direction : | Jérôme Lesueur, Cheryl Feuillet-Palma |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance le 06/03/2020 |
Etablissement(s) : | Sorbonne université |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire de physique et d’étude des matériaux (Paris ; 2010-....) |
Jury : | Président / Présidente : Bernard Plaçais |
Examinateurs / Examinatrices : Floriana Lombardi, Félix Bussières | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Bourgeois, Claude Chapelier |
Mots clés
Résumé
Cette thèse étudie la possibilité de détecter un photon unique avec un supraconducteur à haute température. Pour cela, nous avons développé un procédé basé sur l'irradiation ionique de films minces d'YBCO pour fabriquer des nanofils supraconducteurs fiables grâce à une couche protectrice d'oxyde de cérium. Nous avons caractérisé des nanofils ayant au minimum une épaisseur de 12 nm et une largeur de 100 nm, et au maximum une longueur de 750 µm. Les courbes courant-tension des fils ayant de fortes densités de courant critique sont hystérétiques et présentent un saut de tension. La présence de l'hystérèse est dictée par les propriétés thermiques. Les mesures statistiques des courbes courant-tension en fonction de la température, du champ magnétique, et de la puissance micro-onde, montrent qu'une instabilité de vortex déclenche le saut de tension. Nous avons aussi analysé les régimes de tension dissipatifs en fonction de la température et de la puissance micro-onde. Le régime de basse tension est dominé par le piégeage des vortex. Pour des tensions plus grandes, les données sont décrites par le mouvement de vortex thermiquement activé avec des interactions de vortex. En présence de micro-onde, les nanofils présentent des marches de courant liées au mouvement cohérent de vortex. Les mesures de transport démontrent que le régime de tension dissipatif avant le saut de tension est gouverné par la dynamique des vortex. Enfin, nous avons étudié le taux de comptage des impulsions de tensions dans les nanofils à basses températures. Plusieurs arguments tendent à montrer que le taux de comptage noir est dû au passage de vortex par effet tunnel.