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Benjamin Sacépé

Spectroscopie tunnel dans des films minces proche de la transition supraconducteur-isolant

Publié le 30 novembre 2007


Thèse soutenue le 30 novembre 2007 pour obtenir le grade de docteur de l'Université Joseph Fourier - Grenoble I - Spécialité : Physique des solides

Résumé :
Dans 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 appliqué. 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 magnétique 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 thermodynamiques 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 grande gamme 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.

Jury :
Président : Frank WJ Hekking
Rapportrice : Hélène Bouchiat
Rapporteur : Øystein Fischer
Examinateur : Mikhail V Feigel'man
Directeur de thèse : Marc Sanquer
Encadrant : Claude Chapelier

Mots clés :
transition de phase quantique, Transition supraconducteur-isolant, microscopie et spectroscopie tunnel à balayage, localisation, interaction Coulombienne et supraconductivité, fluctuations supraconductrices

Thèse en ligne.