Ingénierie de phase quantique à l'interface isolant-supraconducteur

Axe 4 - Dimensionnalité et confinnement

Thèse de Jonathan Baptista

Laboratoires co-porteurs

• Institut des NanoSciences de Paris (INSP)
  Porteur de projet : Stéphane Pons
• NEXANS
  Co-encadrant : Stéphane Holé

Résumé du projet

La supraconductivité dans les monocouches métalliques est un phénomène peu compris et il peut être la clé pour l’informatique quantique. Afin de mieux comprendre ce phénomène et d’étudier d'autres phénomènes physiques intéressants comme l'interaction spinorbite du type Rashba et leur influence dans la supraconductivité, un mélange de différents métaux déposés sur un semi-conducteur se présente comme un système prometteur. Dans un premier temps, nous avons étudié la phase SIC (Striped Incommensurate) Pb/Si(111) qui est un supraconducteur à T_c ~ 1.8 K à l’aide d’un microscope à effet tunnel à basse température. Par l’étude des interférences de quasiparticules, nous montrons que deux domaines voisins possèdent des comportements physiques différents. Par un mélange d’or et de plomb dans cette monocouche métallique déposée sur le silicium, une nouvelle phase appelée SIC décorée est découverte, qui est composée de différentes terrasses. Chaque terrasse est encerclée par une double rangée atomique. Par des Oscillations de Gundlach, nous montrons que la nature de ces lignes et le contenu qu’elles encerclent ne sont pas les mêmes. Ces lignes sont attribuées aux atomes d’or et, même si le relief présente différents niveaux, il a été démontré qu’ils possèdent la même structure cristallographique. Les mesures de transport effectuées sur la SIC et la SIC décorée montrent que le système est sensible aux défauts. En effet, nous observons que la transition supraconductrice n’est pas atteinte pour la SIC, tandis que pour la SIC décorée cette transition est atteinte, peut-être que les atomes d’or présents favorisent la propagation de la supraconductivité dans ce dernier système.

Pb/Au/Si(111) – image topographique faite par microscopie à effet tunnel
(51x51 nm², I T = 50 pA et V T =1.4 V)
montrant une double rangée atomique encerclant la terrasse
et la résolution atomique sur chaque terrasse.

Publications

• Jonathan Baptista, Sergio Vlaic, Pierre Toulemonde, Sandra Karlsson, Pierre Strobel, Dimitri Roditchev, and Stéphane Pons
  Broken symmetry of in-gap quasiparticle excitations in superconducting FeSe(001) with high defect densityPhys
  Erratum Phys. Rev. B 100, 169902 (2019)
  DOI : 10.1103/PhysRevB.98.220502

Conférences et séminaires

• ISSS 8 - International Symposium on Surface Science
  Broken symmetry phase of in-gap quasiparticles excitations in superconductig Fe1+xSe(100)
  Session: Physical Properties (3PA)
  Prix Jeune Chercheur
  Présentation de poster