Projet ANR-10-BLAN-1010 – Supergraph : Effet de proximité supraconducteur dans le graphene
Programme : Sciences de l'information, de la matière et de l'ingénierie :  Nanosciences (Blanc SIMI 10) 2010
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur Claude Chapelier (CEA- CENTRE D'ETUDES NUCLEAIRES SACLAY)
Partenaires : Service de Physique Statistique, de Magnétisme et de Supraconductivité; Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière; Laboratoire de Physique des Solides; Institut Neel
Montant : 794028.0 euros
Date de début : 2010
Durée : 48 mois
Résumé : Dans le graphene, une simple couche d’atomes de carbone organisés selon un réseau bidimensionnel en nid d’abeille, les porteurs de charge obéissent à une loi de dispersion en énergie linéaire de type Dirac. Ses propriétés électroniques peuvent donc être décrites par des excitations fermioniques relativistes sans masse. Quand il est en contact avec un supraconducteur, des phénomènes entièrement nouveaux sont prédits, tels que une réflexion d’Andreev spéculaire due à l’interaction entre la supraconductivité et la dynamique quantique relativiste. Toutefois, pour mettre en évidence cet exceptionnel effet de proximité supraconducteur, des cristaux de très grande qualité sont nécessaires. C’est pourquoi le projet explorera de nouvelles techniques de fabrication de graphene suspendu et des procédé de transfert de couches élaborées par croissance CVD sur métal, ceci afin d’éliminer les problèmes liés à un environnement non contrôlé provenant du substrat ou des résidus de lithographie.
Le projet vise à étudier par l’expérience l’effet de proximité supraconducteur dans le graphène au travers de mesures de transport et de spectroscopie locale réalisée par microscopie à effet tunnel. Deux géométries différentes seront étudiées dans lesquelles les corrélations supraconductrices sont induites dans la feuille de graphène soit par les électrodes de contact, soit par des nanoparticules supraconductrices déposées sur le graphène. La première situation, la plus classique, permettra d’étudier les propriétés intrinsèques du graphene en rendant le supraconducteur aussi peu invasif que possible. En exploitant la possibilité de réaliser de bons contacts avec un supraconducteur à haut champ magnétique critique, l’observation de la supraconductivité en régime d’Effet Hall Quantique sera à portée de main. De plus l’effet de proximité dans des systèmes propres sera étudié grâce aux efforts réalisés pour la fabrication d’échantillons balistiques. Les signatures globales et locales du chaos quantique dans des billards d’Andreev seront recherchées. Dans la deuxième situation l’état supraconducteur est relayé de proche en proche par le dopage des nanoparticules supraconductrices. Cette situation permet d’induire un état supraconducteur homogène dans le graphène dont l’intensité peut être contrôlée par la grille électrostatique située en face arrière. Un tel système hybride ouvrira un large champ pour des études fondamentales sur les transitions quantiques à deux dimensions et formera la brique élémentaire pour concevoir des dispositifs originaux. Enfin nous mesurerons les effets liés aux vibrations mécaniques dans la membrane de graphène.  Ce système offre en effet une opportunité intéressante pour la réalisation de résonateurs mécaniques supraconducteurs.