Transport électronique dans les nanojonctions supraconducteur - métal normal - supraconducteur - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2000

Transport électronique dans les nanojonctions supraconducteur - métal normal - supraconducteur

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Abstract

In this work, we study the electronic transport in a small isolated metallic grain embedded between two superconducting electrodes. We have developped a new fabricating process to realise niobium-copper-niobium nanojunctions with very transparent interfaces. The critical temperature of niobium is very close to the bulk metal. We first study the DC Josephson effect and present quantitative theoretical and experimental results on the critical current of our junctions. When a voltage is now applied to the junction, the phase difference oscillate at very high frequency. As a result, the electronic distribution function in the metallic island is then pushed out of equilibrium. We mesure a increase of conductance due to electron relaxation via the inelastic scattering process. We also measure the transport when the junction is irradiated with a low powe microwave. The coupling between the microwave and the island induce Shapiro steps when voltage reach V=nhw/2e. At higher temperature the current-voltage characteristics present a lot of fractionary steps. The amplitude of these new steps persist while the Shapiro steps completely disappear. We discuss in term of non-equilibrium contributions of the AC Josephson effect.
Dans cet ouvrage, nous présentons une étude du transport électronique dans un îlot métallique diffusif en contact avec deux électrodes supraconductrices. Nous avons mis au point un nouveau procédé de fabrication qui permet de réaliser ces jonctions niobium – cuivre – niobium avec des interfaces métalliques très transparentes. Les électrodes supraconductrices en niobium présentent alors une température critique proche de celle du supraconducteur massif. En préambule aux mesures de transport nous caractérisons les jonctions longues et diffusives par une étude quantitative théorique et expérimentale du couplage Josephson continu. Quand une tension est appliquée aux bornes de la jonction, la différence de phase entre les deux supraconducteurs oscille à très haute fréquence et la distribution des électrons est portée hors de l'équilibre thermodynamique. Nous mesurons une forte variation de conductance continue de la jonction qui est liée à la relaxation des électrons du métal normal via les collisions inélastiques. Nous avons ensuite réalisé une mesure de la conductance quand la jonction est irradiée avec une onde hyperfréquence. L'ïlot se comporte comme une cavité résonante à la fréquence Josephson. Le couplage de l'onde avec cette cavité fait apparaître les paliers Shapiro quand la tension atteint V=nhw/2e. Ces paliers sont caractéristiques de l'oscillation sinusoïdale du supercourant Josephson. Au-dessus d'une certaine température, il apparaît en plus de nombreux paliers fractionnaires. L'amplitude de ces nouveaux paliers persiste à haut température alors que les paliers Shapiro disparaissent très rapidement. Nous orientons la discussion en terme de contributions hors-équilibre au courant Josephson alternatif.
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Dates and versions

tel-00004264 , version 1 (22-01-2004)

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  • HAL Id : tel-00004264 , version 1

Cite

Pascal Dubos. Transport électronique dans les nanojonctions supraconducteur - métal normal - supraconducteur. Supraconductivité [cond-mat.supr-con]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2000. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00004264⟩

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