Etudes de propriétés thermodynamiques de structures hybrides métal normal/métal ferromagnétique-supraconducteur

par Jérôme Cayssol

Thèse de doctorat en Physique des solides et milieux denses

Sous la direction de Gilles Montambaux.

Soutenue en 2003

à Paris 7 .

mots clés

• Supraconductivité mésoscopique
• Effet de proximité
• Courant permanent
• Courant Josephson
• Jonctions π
• Jonctions SFS et SFIS
• Méthodes quasiclassiques
• Equations d'Usadel
• Anneau NS

Résumé

Nous avons étudié le magnétisme orbital d'un anneau hybride normal-supraconducteur balistique. Nous avons obtenu le spectre d'excitation complet en fonction du. Ux Aharonov-Bohm traversant l'anneau pour des longueurs arbitraires de métal normal et de supraconducteuret proposé une nouvelle méthode pour évaluer les harmoniques du courant dans unsystème balistique sans interaction. Nous avons ainsi décrit le passage du courant permanent de période h/e au courant Josephson de période h/2e. Dans une seconde étude, nous avons calculé le courant Josephson dans une jonction supraconducteur-ferromagnétiquesupraconducteur balistique en tenant compte de la compétition entre la ré. Exion d'Andreev et la ré. Exion ordinaire. Nous avons montré que le spectre est fortement modi. é par des ouvertures de gaps tandis que le courant Josephson et la transition 0-ð sont très robustes à l'introduction de ré. Exion ordinaire. En. N, nous avons analysé le contenu de certaines solutions des équations d'Usadel : supraconducteur uniforme et interface métal normal-supraconducteur sans barrière tunnel. La théorie de perturbation standard habillée par des cooperons permet d'interpréter ces solutions en termes de chemins di. Usifs reliant des évènements de ré. Exion d'Andreev.

Titre traduit

Thermodynamical properties of hybrid normal metal/ferromagnetic metal-superconductor structures

Résumé

We have investigated the orbital magnetism of a ballistic hybrid normal-superconductorring. We have obtained the. Ux dependent excitation spectrum for arbitrary normal and superconductor lengths. We have introduced a new method to evaluate the current harmonics. We have described the cross-over from the h/e-periodic persistent current to the h/2e-periodic Josephson current. In a second study, we have calculated the e. Ect of intrinsic ordinary re. Exion on the Josephson current in a ballistic superconductorferromagnetic- superconductor. The spectrum is strongly modi. Ed by gap openings but the current and the 0 - ð transition are only slightly modi. Ed up to very high spin polarisation. In a third study, we analyse the contain of some solutions of Usadel equation, inparticular the normal metal-superconductor interface without tunnel barrier. The standard perturbation theory dressed by cooperons enables us to interpret those solutions in terms of di. Usive paths connecting Andreev re. Exion event