Transport électronique non local dans des structures hybrides supracondctrices

Non local electronic transport in superconductor hybrid

• Auteur / Autrice : Sylvie Duhot
• Direction : Régis Mélin, Manuel Houzet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

Dans cette thèse, nous traitons quatre sujets relatifs aux structures hybrides contenant un supraconducteur. Le premier chapitre analyse le transport non local dans une structure métal normal – supraconducteur – métal normal (N-S-N). Nous considérons un modèle unidimensionnel pour les jonctions N-S-N soit à l'aide de la méthode de Blonder-Tinkham-Klapwijk soit à l'aide des techniques des fonctions de Green. Nous trouvons que le transport non local est amplifié par les processus d'interactions multiples dans les électrodes normales, comme pour le phénomène de “reflectionless tunnelling”. Dans le second chapitre, nous considérons un SQUID à l'échelle nanoscopique formé d'un nanotube de carbone couplé à des électrodes supraconductrices. Les processus non locaux diminuent le courant critique et introduisent des fluctuations d'échantillon à échantillon dans la relation courant-phase en fonction des paramètres du modèle. Dans le troisième chapitre, nous étudions les corrélations des fluctuations de courant dans des structures supraconductrices multiterminales à l'aide de la théorie semiclassique de Boltzmann-Langevin. Les réflexions d'Andreev multiples peuvent donner un changement de signe dans les corrélations croisées pour certains paramètres. Dans le dernier chapitre, nous analysons des systèmes hybrides avec des supraconducteurs et des ondes de densité de charge (ODC). Nous trouvons que les paires de Cooper ne peuvent pénétrer dans les ODC que sur la longueur d'onde de Fermi. Ainsi, les jonctions S-ODC-S ne peuvent pas transporter de supercourant.

In this thesis, we study various hybrid structures with superconducting parts. The first chapter analyzes non local transport in normal metal (N) - superconductor (S) - normal metal structures. We consider one dimensional model for the N-S-N junctions using either the Blonder-Tinkham-Klapwijk method, or the Green’s functions techniques. We find that non local transport can be enhanced by multiple scattering processes in the normal regions in a similar way as in the phenomenon of “reflectionless tunnelling”. In the second chapter, we consider a nanoscale SQUID formed of a carbon nanotube coupled to superconducting electrodes. Non local processes decrease the critical current and introduce sample to sample fluctuations in the current-phase relation. In the third chapter, we study the correlations of current fluctuations in superconducting multiterminal structures with semiclassical Boltzmann-Langevin theory. The multiple Andreev reflections can give a change of sign in crossed correlations for certain range of parameters. In the last chapter, we analyze hybrid systems involving superconductors and charge density wave (CDW) compounds. We find that the Cooper pair can penetrate in the CDW just on Fermi wavelength. So, the S-CDW-S junction does not transport supercurrent.