Nanospectroscopy of hybrid superconducting junctions with a very low temperature STM - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2004

Nanospectroscopy of hybrid superconducting junctions with a very low temperature STM

Nanospectroscopie par microscopie à effet tunnel à très basse température de jonctions supraconductrices hybrides

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Abstract

We describe proximity effects in hybrid junctions made of a superconductor and a normal metal (N-S junction) or a ferromagnetic metal (F-S junction). We have measured the local density of states of these structures thanks to a very low temperature scanning tunnelling microscope (STM). Its energetic resolution is better than 18 µeV (effective electronic temperature of 106 mK). This is one of the best resolutions obtained with this kind of apparatus. Measurements were carried out with a normal or a superconducting tip, whose fabrication is described here. Concerning N-S junctions, we have studied proximity effects in a gold layer in contact to a niobium layer when the gold thickness changes. We compare the results with the one predicted by the Usadel equations. We have also studied F-S junctions. In some samples we have embedded cobalt nanoclusters in a niobium matrix. The local density of states exhibits unusual features. They are presently not explained. We also demonstrate the influence of spin-flip phenomena in proximity effects in copper-nickel layers in contact with niobium. We have to include a characteristic time tau_sf in the Usadel equations. Finally, we exhibit first experimental results on a new kind of apparatus: an Atomic Force Microscope (AFM) combined to a STM.
Nous décrivons des jonctions hybrides constituées d'un métal supraconducteur et d'un métal normal (jonction N-S) ou d'un métal ferromagnétique (jonction F-S). Nous mesurons des densités locales d'états avec un microscope à effet tunnel à très basse température. La résolution de cet instrument est meilleure que 18 µeV (température électronique effective de 106 mK). Cette résolution est l'une des meilleures obtenues par cette technique. Les mesures sont réalisées avec des pointes normales ou supraconductrices dont la réalisation est décrite. Concernant les jonctions N-S, nous avons étudié les effets de proximité dans une couche d'or au contact d'une couche de niobium lorsque l'épaisseur de cette première varie. Les résultats sont comparés à ceux prédits par l'équation d'Usadel. Nous avons étudié aussi différents types de jonctions F-S : l'une d'elles consiste en des agrégats de cobalt noyés dans une matrice de niobium. Les densités d'états mesurées sur le niobium montrent des structures encore non expliquées. Nous présentons également des expériences montrant l'influence du retournement des spins sur les effets de proximité inverses dans des couches de cuivre-nickel au contact d'une couche de niobium. Celui-ci peut être décrit par l'introduction d'un temps caractéristique tau_sf dans les équations d'Usadel. Enfin, nous présentons les premiers résultats sur un nouveau type de microscope combinant force atomique et effet tunnel.
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Dates and versions

tel-00008378 , version 1 (07-02-2005)
tel-00008378 , version 2 (24-02-2005)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00008378 , version 2

Cite

Laurent Crétinon. Nanospectroscopie par microscopie à effet tunnel à très basse température de jonctions supraconductrices hybrides. Supraconductivité [cond-mat.supr-con]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00008378v2⟩

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