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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-17-0519

DOMAINE DE RECHERCHE
Physique mésoscopique / Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
INTITULÉ DU SUJET Français English

Visualisation de la supraconductivité hors-équilibre

RÉSUMÉ DU SUJET

Les supraconducteurs de forte résistivité à l’état normal, tel que le nitrure de Titane (TiN), sont des matériaux idéaux pour les détecteurs de photons à inductance cinétique et les amplificateurs paramétriques supraconducteurs. Cependant, cette grande résistivité tend à localiser les électrons au détriment de la supraconductivité. Cette compétition conduit à une transition entre un état supraconducteur et un état isolant. Il a été montré qu’à l’approche de cette transition, l’état supraconducteur devient intrinsèquement inhomogène. Cette inhomogénéité électronique influence nécessairement la dynamique des quasi-particules. En effet, la réponse électrodynamique des supraconducteurs fortement désordonnés est d’autant plus altérée que le désordre est important. Qualitativement, ces observations peuvent s’expliquer par un modèle où les quasi-particules sont piégées dans des régions où le paramètre d’ordre est plus faible et qui sont intrinsèquement présentes dans ces matériaux.

Le but du projet est de tester ce modèle en visualisant les inhomogénéités supraconductrices d’un nanofil de TiN à l’aide d’un microscope à effet tunnel (STM) fonctionnant à 50 mK et en enregistrant simultanément le courant critique du nanofil en fonction de la position de la pointe du STM. On pourra ainsi remonter à l’efficacité locale de la brisure des paires de Cooper par l’injection de quasi-particules à différentes énergies. Les expériences se feront aussi sous champ magnétique, à proximité d’un cœur de vortex (tube de flux quantique qui traverse le supraconducteur) afin de comprendre la compétition entre le piégeage des quasi-particules dans le vortex et les processus de recombinaison en paires de Cooper. Ce travail est une collaboration entre les laboratoires CEA-INAC et l’IRAM. Pendant le stage de master, l’étudiant(e) se familiarisera aux techniques de croissance du TiN par pulvérisation cathodique et caractérisera ses propriétés supraconductrices par spectroscopie tunnel (STM) à basse température. Pendant la thèse qui suivra, il (elle) fabriquera les nanofils en salle blanche par lithographie électronique et gravure puis en fera la spectroscopie hors-équilibre par STM à 50 mK.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

master matière condensée

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut nanosciences et cryogénie
Photonique, Electronique et Ingénierie Quantiques
Laboratoire de Transport Electronique Quantique et Supraconductivité
Centre : Grenoble
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/09/2017
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Claude CHAPELIER  

CEA
DRF/INAC/PHELIQS/LATEQS
CEA/Grenoble

Téléphone : +33 4 38 78 39 05

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Université Grenoble Alpes
Ecole Doctorale de Physique de Grenoble
DIRECTEUR DE THÈSE

Claude CHAPELIER

CEA
DRF/INAC/PHELIQS/LATEQS
CEA/Grenoble