Transport mésoscopique dans les nanostructures hybrides supraconducteur-graphène

par Guillaume Albert

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de A.G.M Jansen.

Soutenue le 10-10-2011

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale physique (Grenoble) , en partenariat avec Service de Physique Statistique, de Magnétisme et de Supraconductivité (équipe de recherche) .

Le président du jury était Hervé Courtois.

Le jury était composé de A.G.M Jansen, Vincent Bouchiat, Vladimir Falko, Olivier Dabene, Françoise Vimeux, Francois-xavier Merrien.

Les rapporteurs étaient Sophie Gueron, Bertrand Raquet, Joseph Dichy.


  • Résumé

    Cette thèse présente une étude des propriétés de transport à basse température d'échantillons de graphène exfolié. Une première série de mesures menée à une température de 4 Kelvins sur des échantillons contactés par des électrodes constituées d'une bicouche titane/or révèle les phénomènes d'effet Hall quantique et de fluctuations universelles de conductance. L'effet Hall présente une quantification demi-entière propre au graphène. Le caractère universel des fluctuations de conductance est confirmé par les mesures, et une réduction de la longueur de cohérence de phase est observée au point de Dirac. Une autre série d'échantillons, connectés par des électrodes en titane/aluminium, permet l'étude de l'effet de proximité supraconducteur dans le graphène. Ces mesures sont réalisées à des températures comprises entre 100mK et 1K. Dans un premier échantillon, elles font apparaitre le phénomène de réflexions d'Andreev multiples et un précurseur de l'effet Josephson, ainsi qu'une amplification des fluctuations universelles de conductance lorsque les électrodes sont dans l'état supraconducteur. Dans un second échantillon, la présence de localisation forte tend à diminuer l'amplitude des fluctuations universelles de conductance, entrant ainsi en compétition avec l'effet de proximité.

  • Titre traduit

    Mesoscopic transport in superconductor-graphene hybrid nanostructures


  • Résumé

    This thesis presents a study of electronic transport in exfoliated graphene at low temperature. A first set of experiment at 4K on samples connected by titanium/gold electrodes exhibits Quantum Hall effect and universal conductance fluctuations. Quantum Hall effect shows a half-integer quantization specific of graphene. The universality of conductance fluctuations is checked experimentally and a decrease of electronic coherence length is observed near the Dirac point. A second series of samples connected by titanium/aluminium electrodes allows the study of superconducting proximity effect in graphene, at temperatures between 1K and 100mK. In a first sample, measurements exhibit multiple Andreev reflexions and indicate nearly established Josephson effect. An amplification of universal conductance fluctuations when electrodes are in the superconducting state is also observed. In a second sample, we observe strong localization, which tends to suppress conductance fluctuation, therefore entering in competition with proximity effect.


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