Effet Nernst et entropie des vortex mobiles dans les supraconducteurs

Nernst effect and transport entropy of mobile vortices in superconductors

• Auteur / Autrice : Thomas Bouteiller
• Direction : Kamran Behnia, Benoît Fauqué
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2022
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• 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-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (1882-....)

Mots clés

Mots clés libres

Supraconductivité

Thermoélectricité

Magnétisme

Vortex supraconducteurs

Superconductivity

Thermoelectricity

Magneteism

Superconducting vortex

Résumé

Le champ magnétique pénètre dans les supraconducteurs de type II sous la forme de lignes de flux quantifiés. Ces derniers sont appelés vortex en raison des courants associés tourbillonnant autour de la ligne de flux. Un gradient thermique exerce une force sur un vortex supraconducteur, car le cœur du vortex est un réservoir d'entropie. En conséquence, lorsque les vortex sont mobiles (c'est-à-dire lorsqu'il y a un liquide de vortex), le supraconducteur génère une réponse thermoélectrique transversale (Nernst). L'amplitude maximale de ce signal de Nernst dans une variété de supraconducteur s'est récemment avérée comparable en amplitude (C. W. Rischau et al. Phys. Rev. Lett. 126 077001 2021),. Etant donné que les températures critiques et les champs magnétiques de ces supraconducteurs s'étendent sur trois ordres de grandeur, ce fait suggère l'existence d'une liaison mal comprise à l'entropie de transport des tourbillons. Le sujet de cette thèse est d'étudier pour la première fois le coefficient de Nernst dans deux familles de supraconducteurs. Les premiers sont les couches minces de NbN avec une température critique maximale de 16K, les seconds des hétérostructures à base de KTaO3 récemment découvertes (C. Liu et al. Science 371, 716-721 2021) avec une température critique d'environ 2K.

The magnetic field penetrates Type II superconductors in the form of quantized flux lines. These are called vortices because of the associated currents swirling around the flux line. A thermal gradient exerts a force on a superconducting vortex, because the core of the vortex is a reservoir of entropy. As a result, when the vortices are moving (i.e. when there is a vortex), the superconductor generates a transverse thermoelectric response (Nernst). The maximum amplitude of this Nernst signal in a variety of superconductors has recently been found to be comparable in amplitude (C. W. Rischau et al. Phys. Rev. Lett. 126 077001 2021),. Since the critical temperatures and magnetic fields of these superconductors span three orders of magnitude, this fact suggests the existence of a poorly understood link to vortex transport entropy. The subject of this PhD is to study for the first time the Nernst coefficient in two families of superconductors : NbN thin films with a maximum critical temperature of 16K and the recently discovered KTaO3-based heterostructures (C. Liu et al. Science 371, 716-721 2021) with a critical temperature of about 2K.