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Etude de la profondeur de pénétration magnétique de couches supraconductrices ultraminces de La2-xSrxCuO4
Thèse de doctorat : Université de Neuchâtel, 2005 ; 1805.
Ce travail de thèse regroupe diverses études de la profondeur de pénétration magnétique dans des couches ultraminces supraconductrices de La2-xSrxCuO4 (LSCO) mesurées par méthode inductive. Cette méthode de mesure, dont le dispositif est constitué de deux micro-bobines, n'est pas applicable pour extraire la profondeur de pénétration ( ab) à basse température de films supraconducteurs... PlusAjouter à la liste personnelle
- Résumé
- Ce travail de thèse regroupe diverses études de la profondeur de pénétration magnétique dans des couches ultraminces supraconductrices de La2-xSrxCuO4 (LSCO) mesurées par méthode inductive. Cette méthode de mesure, dont le dispositif est constitué de deux micro-bobines, n'est pas applicable pour extraire la profondeur de pénétration ( ab) à basse température de films supraconducteurs ayant un fort écrantage. La solution retenue pour contourner cette limitation consiste à diminuer l'épaisseur de la couche supraconductrice. Dans ce but, la première partie du travail a été consacrée au développement d'une technique permettant la croissance de couches ultraminces, par l'introduction d'une couche tampon homoépitaxiale. Grâce à cette approche, la profondeur de pénétration magnétique des couches minces de LSCO est accessible sur tout le domaine de température, et notamment à basse température ou la densité superfluide (1/ ab2) est maximale. Les mesures de la dépendance de ab en fonction de la température et du champ magnétique ont permis de mettre en évidence la nature nodale de la symétrie du paramètre d'ordre dans ce type de composé. Les courbes mesurées sont visuellement très différentes de celles obtenues avec un supraconducteur de type conventionnel, comme l'atteste la comparaison avec un film mince d'aluminium granulaire. La confrontation des mesures avec divers modèles basés sur la symétrie d-wave du paramètre d'ordre, permet l'extraction de grandeurs fondamentales, comme la vitesse de fermi vf ou encore le rapport vf/v . Si l'ordre de grandeur est respecté et les valeurs tirées encourageantes, en comparaison avec les mesures effectuées par des méthodes différentes sur des composés différents, la limite de validité des modèles, permettant l'extraction de ces quantités, est proche. L'interprétation des données est donc faite avec précautions. Cette étude met également en évidence la difficulté d'obtenir des films de qualité et de propriétés équivalentes, bien que la méthode de déposition retenue (croissance épitaxiale par jets moléculaires) et les divers paramètres utilisés lors de ce processus soient similaires. L'accès à une technique permettant la croissance de couches ultraminces supraconductrices remplit la condition de base requise pour l'élaboration d'un dispositif à effet de champ ayant une modulation conséquente. De plus, la variation de la densité de porteurs de charges indépendamment du niveau de désordre offre de nouvelles possibilités pour l'étude de la profondeur de pénétration. Combinant une fine couche diélectrique d'oxyde de hafnium avec la technique de couche tampon homoépitaxiale, la structure à effet de champ développée a permis d'atteindre une modulation relative de 1/ ab2 de l'ordre de 18 %, soit une amplitude nettement supérieures à celles reportées jusqu'à présent dans la littérature. Le résultat principal obtenu à partir de ce dispositif est la confirmation expérimentale de la relation de Uemura, valable dans la limite sous-dopée du diagramme de phase des cuprates et reliant la température critique Tc à la profondeur de pénétration à T=0 (Tc 1/ ab2(0)). Cette méthode mélangeant mesure de la profondeur de pénétration et effet de champ n'est qu'aux premiers balbutiements. Néanmoins, cette approche au vu des résultats obtenus semble être plus que prometteuse.