Spectroscopie tunnel dans des films minces proche de la transition supraconducteur-isolant - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2007

Tunneling spectroscopy in thin films close to the superconductor-insulator transition

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

Benjamin Sacépé

Résumé

This thesis presents a scanning tunneling spectrocsopy study of thin disordered superconducting films close to the superconductor-insulator transition (SIT), namely titanium nitride and amorphous indium oxide films. In the superconducting phase, both films can be driven into an insulating state by increasing disorder or by applying a perpendicular magnetic field. Our tunneling spectroscopy study performed at a temperature of 50 mK revealed strong disorder-enhanced inhomogeneities of the superconducting gap, despite an homogeneous disorder. Close to the SIT, such inhomogeneities yield a picture of superconducting islands connected by Josephson coupling. Consequently, an applied magnetic field breaks these weak links and restores the underlying insulating states. This thesis presents also a study of the superconducting fluctuations regime above the critical temperature. Fluctuations broaden the superconducting transition of thin films and open a pseudogap in the one-electron density of states. In TiN films, we measured a strong pseudogag in a wide temperature range. This pseudogap is in good agreement with a superconducting fluctuation pseudogap combined with a disorder-enhanced Coulomb anomaly.
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.
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Dates et versions

tel-00339647 , version 1 (18-11-2008)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00339647 , version 1

Citer

Benjamin Sacépé. Spectroscopie tunnel dans des films minces proche de la transition supraconducteur-isolant. Supraconductivité [cond-mat.supr-con]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00339647⟩
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