Transport électronique dans les fils quasi-unidimensionnels : cohérence de phase dans les réseaux de fils quantiques et supraconductivité des cordes de nanotubes de carbone

par Meydi Ferrier

Thèse de doctorat en Physique des solides

Sous la direction de Hélène Bouchiat.


  • Résumé

    Durant cette thèse nous nous sommes intéressés au transport électronique dans des liquides électroniques quasi-unidimensionnels tels que les nanotubes de carbone et les fils gravés dans un gaz bidimensionnel d'électrons. Nous avons observé à très basse température (500 mK) une transition supraconductrice inattendue dans les cordes de nanotubes qui se manifeste par une chute de résistance et des effets non linéaires disparaissant sous champ magnétique. Cette transition dépend fortement du désordre et du nombre de tubes dans la corde. Nous avons ainsi mesuré une corde supraconductrice de 40 canaux de conduction qui est une limite unidimensionnelle encore jamais atteinte pour un fil supraconducteur. De plus, nous avons mis en évidence un effet Meissner partiel dans l'aimantation de ces cordes. Nous avons également développé un modèle rendant compte du couplage inter-tube et du désordre sur le transport dans une corde. En parallèle nous nous intéressons au transport cohérent dans un autre conducteur quasi-unidimensionnel : des fils quantiques gravés dans une hétérojonction de semi-conducteurs GaAs/AlGaAs. Dans un réseau de un million d'anneaux réalisé avec ces fils nous avons mis au point une nouvelle méthode pour déterminer sans paramètre ajustable la longueur de cohérence de phase. Nous trouvons expérimentalement que le comportement en température de cette longueur de cohérence est celui prévu pour un fil unidimensionnel où la décohérence se fait par interaction électron/électron. Ceci est un test pour la théorie de localisation faible dans une limite quasi-unidimensionnelle où elle n'a jamais encore été explorée.


  • Résumé

    In this thesis, we study electronic transport in quasi one-dimensional electronic liquids, e. G. Carbon nanotubes and wires etched in a two-dimensional electron gas. We find a superconducting transition at very low temperature (500 mK) in ropes of carbon nanotubes which exhibit a drop in the resistance and non-linear effects destroyed by a magnetic field. This transition strongly depends on disorder and the number of tubes in the rope. We have measured a superconducting rope with 40 conducting channels which is a one-dimensional limit never yet reached in a superconducting wire. Moreover we have detected a partial Meissner effect in the magnetization of the ropes. We have also developed a model to describe the effect of the inter-tube coupling and the disorder on the transport in a rope. In parallel we are interested in coherent transport in another quasi-1D conductor: quantum wires etched in a semi-conducting GaAs/AlGaAs hetero-junction. In a network of 106 rings realized with these wires, we devised a new method to determine the phase coherence length without adjustable parameters. We find experimentally that this length follows a power law with temperature characteristic of a one-dimensional diffusive system where electron-electron interactions cause decoherence. This is a test of the weak localization theory in a quasi one-dimensional limit never explored before.

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Informations

  • Détails : 182 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.177-182

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2004)121
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