CNRS Université Paris-Sud 11



Rechercher

Sur ce site

Sur le Web du CNRS

CSNSM - UMR8609
Bâtiments 104 et 108
91405 Orsay Campus

+33 1 69 15 52 13
104 +33 1 69 15 50 08
108 +33 1 69 15 52 68
Mentions légales

Accueil > Groupes de recherche > Physique des solides > Equipe Détecteurs Cryogéniques > Physique Fondamentale

Physique Fondamentale

A la base d’une grande partie des développements sur les détecteurs (Edelweiss ou matrices) se trouve un matériau qui va servir de thermomètre : le NbSi. Du fait de ses propriétés fondamentales, ce matériau donne naissance à des détecteurs originaux. Notre travail, au sein de l’activité de physique fondamentale, est d’étudier et de comprendre ces propriétés pour pouvoir ensuite les exploiter.

Le NbSi

Le NbSi est un matériau très intéressant puisqu’en dimension 3 il existe sous forme supra, métallique ou isolante (d’Anderson), comme on le voit sur ce diagramme R(T) où les différentes courbes correspondent à des concentrations en Nb différentes. Pour l’utiliser en tant que thermomètre, on utilise les états supra ou isolant pour être très sensible à une faible variation de température. Ce que nous étudions du point de vue fondamental sont les transitions entre les différents états qui peuvent être induites par la composition, l’épaisseur, l’irradiation ou le recuit, ou l’application d’un champ magnétique.

Fabrication et caractérisation

Nos couches de NbSi sont synthétisées au laboratoire, en salle blanche. La photo ci-dessous illustre le dispositif sous ultra-vide qui permet la co-évaporation de Nb et de Si par canon à électron. Le NbSi ainsi fabriqué est donc désordonné, mais homogène à petite échelle, ce qui en fait un système désordonné modèle. Les échantillons que nous étudions se présentent sous la forme de films minces déposés sur une plaquette de saphir. Nous effectuons des mesures de transport dans un cryostat à dilution dédié pouvant atteindre des températures aussi basses que 7mK. Ceci est important pour pouvoir observer les effets physiques que nous nous voulons mettre en évidence.

Etude des matériaux désordonnés

Le NbSi est un matériau désordonné modèle, et, à ce titre, permet d’adresser des questions importantes de physique des solides. L’étude des matériaux désordonnés est un problème ancien mais dont de larges pans ne sont toujours pas résolus. En effet l’existence de désordre va modifier et augmenter l’importance des interférences quantiques, qui elles-mêmes renforcent les interactions coulombiennes. Si on prend en plus en compte les fluctuations supraconductrices, on obtient des problèmes qui vont au-delà du modèle dit « de liquide de Fermi » – qui explique les propriétés usuelles des métaux par exemple – : la localisation, les Transitions Métal-Isolant, les Transitions Supraconducteur-Isolant, ou les systèmes fortement corrélés tels que les Supraconducteurs à Haute Tc qui sont au cœur de la recherche actuelle en physique de la matière condensée.

En particulier la dimension 2 est la dimension critique inférieure pour l’existence de la supraconductivité et d’un état métallique. Il est donc particulièrement intéressant d’étudier les systèmes désordonnés au voisinage de cette dimension. Ceci est le cadre général dans lequel se replace cette étude. Nous nous intéressons plus particulièrement à 3 questions :

1. Comment le désordre détruit la supraconductivité

2. Existe-t-il un métal à 2D

3. Les propriétés fondamentales des isolants d’Anderson

4. Quels sont les temps caractéristiques pertinents pour ces matériaux désordonnés

Personnes impliquées dans ce thème

Publications récentes

  • Tunable Superconducting Properties of a-NbSi Thin Films and Application to Detection in Astrophysics , O. Crauste, C.A. Marrache-Kikuchi, L. Bergé, S. Collin, Y. Dolgorouky, S. Marnieros, C. Nones, L. Dumoulin, J. Low Temp. Phys., 163, 60, 2011 PDF
  • Superconductor—Insulator transitions in pure polycrystalline Nb thin films, F. Couëdo, O. Crauste, Y. Dolgorouky, L. Bergé, C.A. Marrache, L. Dumoulin, J. Phys. : Conf. Series, 400, 022011, 2012.
  • Effect of annealing on the superconducting properties of a-NbSi thin films , O. Crauste et al., Phys. Rev. B, 87, 144514, 2013 PDF
  • Observation of thermally activated glassiness and memory dip in a-NbSi insulating thin films , J. Delahaye, T. Grenet, C.A. Marrache-Kikuchi, A.A. Drillien, L. Bergé, Europhys. Lett., 106, 67006, 2014 PDF
  • Cryogenic calibration setup for broadband complex impedance measurements , P. Diener, F. Couëdo, C. Marrache-Kikuchi, M. Aprili, J. Gabelli, AIP Conf. Proc., 1610, 113, 2014 PDF
  • Destruction of superconductivity in disordered materials : a dimensional crossover , O. Crauste, F. Couëdo, L. Bergé, C.A. Marrache-Kikuchi, L. Dumoulin, Phys. Rev. B, 90, 060203, 2014 PDF
  • Dissipative phases across the superconductor-to-insulator transition , F. Couëdo, O. Crauste, A.A. Drillien, V. Humbert, L. Bergé, C.A. Marrache-Kikuchi, L. Dumoulin, Sci. Rep., 6, 35834, 2016

HOME