Superconductive/ semiconductive hybride junctions, toward correlated states manipulation.
JONCYIONS HYBRIDES SUPRACONDUCTRICES SEMICONDUCTRICES VERS LA MANIPULATION D'ETATS CORRELES
Résumé
We have studied superconductor/ ballistic normal metal hybrid junctions, with GaAs/AlGaAs heterojunction for the normal part, and indium for the superconductor part. This system allows, thanks to its long coherence length and the possibility to use a gate, to investigate the manipulation of correlated pair in the normal part : a new approach of quantum bits.
We have set up a process to make SN junctions with very good transparencies, within mesoscopic dimensions, using diffused indium. The essential problem was the inhomogeneity of indium diffusion. We have characterized the interface with different types of transport measurements at very low temperature. We have shown that, in one hand indium diffuses in a directional way, and on the other hand, it is neither a diffusive junction nor a dirty one, but a tunnel junction with a small number of channels taking part of the conduction. We have shown the presence of a disordered region near the interface which spread on a few hundreds of nanometers. The presence of diffused indium filaments has been corroborated by the observation of a supercurrent carried by the filaments in short SNS junctions. We have finaly achieved a first tentative of manipulation of Cooper pairs with the aim of a QPC : we have observed conductance plateaus versus the gate voltage, with a height divided by two when applying a weak magnetic field.
We have set up a process to make SN junctions with very good transparencies, within mesoscopic dimensions, using diffused indium. The essential problem was the inhomogeneity of indium diffusion. We have characterized the interface with different types of transport measurements at very low temperature. We have shown that, in one hand indium diffuses in a directional way, and on the other hand, it is neither a diffusive junction nor a dirty one, but a tunnel junction with a small number of channels taking part of the conduction. We have shown the presence of a disordered region near the interface which spread on a few hundreds of nanometers. The presence of diffused indium filaments has been corroborated by the observation of a supercurrent carried by the filaments in short SNS junctions. We have finaly achieved a first tentative of manipulation of Cooper pairs with the aim of a QPC : we have observed conductance plateaus versus the gate voltage, with a height divided by two when applying a weak magnetic field.
Nous avons étudié des systèmes hybrides supraconducteurs/ métal normal balistiques dont la partie normale est une hétérojonction GaAs/AlGaAs, et la partie supraconductrice de l'indium. C'est un système qui permet, grâce à la grande cohérence de phase et la possibilité d'utiliser des grilles, d'envisager la manipulation de paires corrélées dans la partie normale : une nouvelle approche de bits quantiques.
Nous avons mis au point un procédé de fabrication de jonctions S/N de très bonnes transparences, avec des dimensions mésoscopique, en faisant diffuser de l'indium. Le problème essentiel est lié à l'inhomogénéité de la diffusion de l'indium. Nous avons caractérisé l'interface par différents types de mesures de transport à très basses températures. Nous avons montré, d'une part que l'indium diffuse de façon directionnel, d'autre part, qu'il ne s'agit ni d'une jonction diffusive ni d'une jonction sale, mais d'une barrière tunnel dont seul un faible nombre de canaux participent à la conduction. Nous avons mis en évidence la présence d'une zone de désordre près de l'interface qui s'étend sur quelques centaines de nanomètres. La présence de filaments d'indium diffusés a été corroborée par l'observation sur des jonctions courtes d'un super courant porté par ces filaments. Nous avons enfin fait une première tentative de manipulation de paires de Cooper à l'aide d'un QPC : nous avons observé des plateaux de conductance en fonction de la tension de grille dont la hauteur est divisée par deux lorsqu'on applique un faible champ magnétique>
Nous avons mis au point un procédé de fabrication de jonctions S/N de très bonnes transparences, avec des dimensions mésoscopique, en faisant diffuser de l'indium. Le problème essentiel est lié à l'inhomogénéité de la diffusion de l'indium. Nous avons caractérisé l'interface par différents types de mesures de transport à très basses températures. Nous avons montré, d'une part que l'indium diffuse de façon directionnel, d'autre part, qu'il ne s'agit ni d'une jonction diffusive ni d'une jonction sale, mais d'une barrière tunnel dont seul un faible nombre de canaux participent à la conduction. Nous avons mis en évidence la présence d'une zone de désordre près de l'interface qui s'étend sur quelques centaines de nanomètres. La présence de filaments d'indium diffusés a été corroborée par l'observation sur des jonctions courtes d'un super courant porté par ces filaments. Nous avons enfin fait une première tentative de manipulation de paires de Cooper à l'aide d'un QPC : nous avons observé des plateaux de conductance en fonction de la tension de grille dont la hauteur est divisée par deux lorsqu'on applique un faible champ magnétique>
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