Spectroscopie tunnel dans les films minces proches de la transition supraconducteur-isolant

par Benjamin Sacépé

Thèse de doctorat en Physique des solides

Sous la direction de Marc Sanquer.

Soutenue en 2007

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    Jans cette thèse, nous avons étudié par spectroscopie tunnel STM associée à des mesures de transport, les propriétés supraconductrices de films ultra-minces de nitrure de titane (TiN) et d'oxyde d'indium amorphe. Ces deux matériaux fortement désordonnés présentent. à température nulle, une transition de phase Quantique entre un état supraconducteur et un état isolant lorsque l'épaisseur diminue ou lorsqu'un champ magnétique perpendiculaire au film est appliaqué. Bien que le désordre de ces films soit considéré comme homogène, notre étude de spectroscopie tunnel effectuée à une température de 50 mK a révélé de fortes inhomogénéités du gap supraconducteur qui sont apparues d'autant plus fortes que le désordre est proche du désordre critique. Cette observation permet de décrire les films proches de la transition supraconducteur-isolant par un système d'îlots supraconducteurs percolant par couplage Josephson. L'application d'un champ maanétiaue dans un tel système détruit ces liens faibles et restaure l'état isolant sous-jacent sous forme d'une magnétorésistance géante. Nous avons aussi étudié le régime de fluctuations thermodvnamiques du paramètre d'ordre supraconducteur au-dessus de la température critique Tc. Dans les films minces, ces fluctuations se traduisent par un élargissement de la transition et par la formation d'un pseudogap dans la densité d'états à un électron, Nous avons mesuré dans les films de TiN un fort pseudogap qui s'étend sur une grandegamme de température au-dessus de Tc. Ce pseudogap résulte de l'effet des fluctuations supraconductrices combinées à l'anomalie de Coulomb renforcée par le désordre


  • Résumé

    This thesis presents a scannina tunnelina spectrocsopv studv of thin disordered superconductina films, namelv titanium nitride and amorphous indium oxide films, close to the superconductor-insulator transition (SIT). Ln the superconductina phase, both films can be driven into an insulator bv increasina disorder or bV applvina a perpendicular maanetic field. Our tunnellina spectroscopv studv performed at a tempe rature of 50 mK revealed strona disorder-enhanced inhomogeneities of the superconducting gap. Homoaeneous disorder. Close to the SIT such inhomoaeneities vield a picture of superconductina islands connected bv Josephson couplina. Conseauentlv, an applied maanetic field breaks these weak links and restores the underlvina insu latin a states. This thesis presents also a studv of the superconductina fluctuations reaime above the critical temperature. Fluctuations broaden the superconductina transition of thin films and ODen a pseudoaap in the one-electron densitv of states. Ln TiN films, we measured a strona pseudoaaa in a wide temperature ranae. This pseudoaap is in aood aareement with a superconductina fluctuation pseudoaap combined with a disorder-enhanced Coulomb anomaly.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (180 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 155 à 163

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS07/GRE1/0242/D
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible sous forme de reproduction pour le PEB
  • Cote : TS07/GRE1/0242
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