Etude de supraconducteurs mésoscopiques par nanocalorimetrie

par Florian Ong

Thèse de doctorat en Physique de la matière condensée

Sous la direction de Olivier Bourgeois.

Soutenue en 2007

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Des mesures de nanocalorimétrie ont été effectuées sur des systèmes composés d'assemblées de supraconducteurs mésoscopiques: anneaux et disques d'aluminium de diamètres comparables à la longueur de cohérence à température nulle de l'aluminium (ξ [ksi] (O)\approx 160 nm). Nous montrons que 1 capacité calorifique C de ces systèmes est modulée par un champ magnétique H perpendiculaire aux structures, et il s'agit de la première démonstration expérimentale d'une signature thermique du caractère mésoscopique de ce type de systèmes. Les caractéristiques des modulations de C observées (allure, période, pseudo-période, amplitude. . . ) varient en fonction de la taille des systèmes, mais aussi de leur géométrie ou de leur topologie Loin de la température critique, les oscillations ont pour origine la pénétration ou l'expulsion de vortex, de manière à respecter la contrainte de quantification du fluxoïde en unités du quantum de flux supraconducteur φ [phi]O=h/2e. Les mesures de C peuvent être interprétées dans le cadre d la théorie de Ginzburg-Landau, qui nous apprend que les états occupés par les systèmes sont le plus souvent métastables. Cela se traduit par l'observation de courbes C(H) de période plus importante que prévu, et par des phénomènes d'hystérésis. Plus près de la température critique, les oscillations de C(H) sont attribuées à l'effet Little-Parks, c'est à dire l'oscillation φ [phi]O -périodique de la température critique d'un anneau ou cylindre traversé par un flux magnétique; nous présentons en fait la première démonstration expérimentale de l'effet Little-Parks sur un système mésoscopique non connecté à des réservoirs d'électrons.


  • Résumé

    Nanocalorimetric measurements have been carried out on systems composed of arrays of mesoscopic superconductors: aluminium rings and disks of size close to the aluminum coherence length at zero temperature(ξ [ksi] (O)\approx 160 nm). We show that the heat capacity C ofthese systems is modulated by a perpendicular applied magnetic field H; this is the first time that a thermal signature of the mesoscopic nature of such systems is reported. The shape, period, pseudo-period or amplitude of the observed modulations of C depend on the size of the systems as weil as on their geometry or topology. Far from the critical temperature, the oscillations C are due to the penetration or the expulsion ofvortices, such as the fluxoid remains quantized in units of φ [phi]O=h/2e, the superconducting flux quantum. Our measurements of C can be understood in the framework of the Ginzburg-Landau theory; from this we learn that occupied states are mostly metastable ones,leading to unexpected periodicities of C(H) and t interesting hysteretical features. Closer to the critical temperature, oscillations of C(H) are attributed to the Little-Parks effect, i. E. The φ [phi] 0-periodical oscillation of the critical temperature of a ring or of a cylinder trapping a magnetic flux. The experiments we present are the first experimental demonstrations of this effect carried out on a mesoscopic sample without connecting it to electron reservoirs.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 206p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 179 à185

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS07/GRE1/0136/D
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
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  • Cote : TS07/GRE1/0136
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