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RESONANT TRANSMISSION OF JOSEPHSON CURRENT IN Nb-Bi2Te2.3Se0.7-Nb JUNCTIONS VIA ANDREEV BOUND STATES
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Coherent quantum phenomena in ultimate 2D superconductors: A STM study
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STM spectroscopy of vortices in atomic monolayers of lead on Si(111)
No full textInternational audienceIn 1964 V. L. Ginzburg predicted that new superconducting phases could appear in ultrathin films deposited on insulating surfaces. In 2010 superconductivity below 2K was discovered in some crystalline atomic monolayers of Pb grown on atomically clean Si(111) [1,2]. In crystalline monolayers of Pb on Si(111) the superconducting condensate is an intrinsic Josephson network formed by superconducting terraces coupled by Josephson links at individual atomic steps [1]. The detailed atomic arrangement at each step decides the strength of the Josephson coupling. In a magnetic field, the superconducting vortex phase contains different kinds of vortices, ranging from Abrikosov to Josephson limits. Amorphous monolayers of Pb are non-superconducting correlated metals. Playing with geometry of in-situ grown samples enables realizing lateral SNS junctions, reveal and study Josephson proximity vortices inside their N-parts [2].When individual magnetic impurities are added, the Cooper pairs are diffused forming so-called Yu, Shiba and Rusinov (YSR) bound states. While in three-dimensional superconductors these states rapidly decay around impurities on atomic scale, superconductors with two-dimensional electronic structure such as Pb-monolayers on Si(111) or 2H-NbSe2 host YSR bound states with spatial extents orders of magnitude larger [3]. These long-range magnetic states could be used to produce new topological phases in hybrid systems such as arrays or clusters of magnetic atoms and molecules coupled through the 2D-superconducting medium.In this talk we describe a series of recent experiments which mapped superconductivity, vortices and YSR states in Pb/Si(111) and 2H-NbSe2 by scanning tunneling microscopy and spectroscopy at ultralow temperatures.[1] Ch. Brun, et al. Nature Phys. 10, 444 (2014)[2] D. Roditchev, et al. Nature Phys. 11, 332 (2015)[3] G. Ménard, et al. Nature Phys. 11, 1013 (2015
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Coherent quantum phenomena in ultimate 2D superconductors: A STM study
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Confined vortices in Pb/Si(111) nanostructures studied by scanning tunneling microscopy
No full textDans les supraconducteurs de type II, le champ magnétique pénètre le matériau sous forme de vortex, tourbillon de courants supraconducteurs circulant autour d'un coeur normal. Dans les travaux de cette thèse, nous montrons comment le confinement d'un système à une échelle comparable à la longueur de cohérence nanométrique modifie sensiblement ses propriétés supraconductrices.Cette étude est menée dans des nanostructures de plomb déposé in-situ sur un substrat de silicium (111), puis mesurées par spectroscopie à effet tunnel, sous UHV, à 300 mK et sous champ magnétique.En confinement extrême (taille latérale D<<10 ?), le système créé des vortex Géants, objets quantiques prédits théoriquement depuis 45 ans. En confinement plus faible (D~10 ?), les vortex peuvent être piégés, s'organisent ensuite en réseau triangulaire d'Abrikosov, puis s'interpénètrent avec le champ magnétique croissant.Les îlots de Pb cristallins supraconducteurs sont reliés entre eux par une monocouche de mouillage de Pb, ici désordonnée et non supraconductrice. Au voisinage des îlots, cette couche acquiert des caractéristiques spectroscopiques spécifiques qui reflètent la supraconductivité induite par proximité et les interactions entre électrons de type Altshuler-Aronov. L'évolution spatiale des spectres tunnel sont simulés en combinant les équations d'Usadel et la théorie du blocage de Coulomb dynamique.En réduisant la distance entre les îlots, l'effet de proximité autour de chacun se recouvre, ce qui forme une jonction Josephson. Sont étudiés finement le nombre, la position, le spectre et la forme des coeurs de vortex Josephson sous champ magnétique, à travers une grande panoplie de jonctions.In type II superconductors, the applied magnetic field penetrates the material in quanta of flux called vortices, vortices of superconducting currents circulating around a normal core. In the work of this thesis, we show how the confinement of a system to a scale comparable to the nanometric coherent length substantially modifies its superconducting properties.This study is carried out in nanostructures of lead deposited in-situ on a silicon (111) substrate, then studied by scanning tunneling spectroscopy, under UHV, at 300 mK, and under magnetic field. In extremely confinement (lateral size D<<10 ?), systems create Giant vortices, quantum objects predicted 45 years ago. In the weakly confinement (D~10 ?), vortices may be pinned, then are organized in the triangular Abrikosov lattice, finally interpenetrate in surface superconductivity with the increasing magnetic field. Crystalline superconducting Pb islands are here connected by a disordered non-superconducting wetting layer of Pb. In the vicinity of each superconducting island, the wetting layer acquires specific tunnelling characteristics which reflect the interplay between the proximity induced superconductivity and the inherent electron correlations of this ultimate diffusive two-dimensional metal. Spatial evolution of the tunnel spectra are simulated by combining the Usadel equations and the theory of dynamic Coulomb blockade. With reducing the distance between the islands, the proximity effect around each overlaps and forms a Josephson junction. Thanks to the tunneling spectroscopy, number, position, the spectrum and the form of Josephson vortex cores are studied in detail for a large variety of junctions
Graphene band engineering by single atomic layer intercalation
No full textDe nos jours, les systèmes basés sur le graphène ont aucune utilité particulière dans les applications de stockage d'informations magnétiques ou dans la spintronique, principalement en raison de l'absence de moments magnétiques dans le carbone et la négligeable interaction entre le spin des électrons avec le mouvement des charges électroniques (couplage spin-orbite). Cette situation change radicalement lorsque le graphène est interfacé avec d'autres matériaux. En particulier le couplage spin-orbite peut être induite dans le graphène par ses interactions avec les métaux lourds (HM) et les atomes de carbone peuvent acquérir moment magnétique quand le graphène est interfacé avec des éléments ferromagnétiques (FM). Ce projet vise à la fabrication et la caractérisation du premier système hybride à haute cristallinité graphène/HM/FM. Ce sera un système modèle possible pour des prototypes de stockage magnétique de l'information et l'étude de ses propriétés électroniques va élucider la possibilité de concevoir la texture de spin du graphene allant vers son utilisation comme matériau de base pour des applications spintroniques.Nowadays graphene based systems have no particular use in spintronic or magnetic information storage applications mainly due to the lack of magnetic moments in the carbon and the negligible electron spin interaction with the electron motion (spin-orbit coupling). This situation changes dramatically when graphene is interfaced with other materials. Spin-orbit coupling can be induced in graphene by its interactions with heavy metals (HM) and carbon atoms can acquire magnetic moment when interfaced with ferromagnetic elements (FM). This project aims to the fabrication and the characterization of the first highly crystalline graphene/HM/FM hybrid system. This will serve as a possible model system for novel magnetic information storage prototypes, whereas the study of the hybrid electronic properties will elucidate the possibility to engineer the graphene spin texture going towards its use as base material for spintronic applications
Combined study of local and global properties of ultimate two-dimensional superconductors
No full textCe manuscrit présente les résultats d'études expérimentales de quelques phénomènes supraconducteurs liés à la dimensionnalité réduite du système. Tout d'abord, la réalisation d’un dispositif expérimental destiné à mesurer les propriétés de transport électronique de couches minces et ultra-minces in-situ sous UHV est présentée. La méthode est validée par l’étude des propriétés de transport électronique de couches ultra-minces de NbN dont l’épaisseur et le désordre sont variés in-situ par pulvérisation cathodique (ions d’Ar). Deuxièmement, les supraconducteurs ultimes - des couches mono-atomiques de Pb et de Pb/Au sont élaborées sur Si (111) sous UHV; leurs propriétés locales et globales sont étudiées in situ en utilisant respectivement la microscopie et spectroscopie tunnel à balayage et le dispositif de mesures de transport électronique à basse température. Le rôle des atomes d'Au dans les propriétés supraconductrices est révélé. Troisièmement, le diagramme de phase de la nouvelle classe de supraconducteurs ferromagnétiques lamellaires EuFe 2 (As 0.79 P 0.21) 2 est exploré; des expériences de microscopie à force magnétique sont présentées. Deux nouvelles phases quantiques - état Meissner et état de vortex structurés en domaines sont découvertes. Un nouveau phénomène - la nucléation des paires vortex-antivortex à l'intérieur du matériau est observé.This manuscript presents the results of experimental studies of several superconducting phenomena related to the reduced dimensionality. First, an in-UHV set-up for measuring in-situ electronic transport properties of ultrathin films is realized. It is validated by studying transport properties of ultrathin films of NbN whose thickness and disorder are varied in-situ by Ar-ion sputtering. Second, ultimately thin superconductors - atomic layers of Pb and Pb/Au are grown on Si(111); their local and global properties as studied in-situ using, respectively, the Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy and the electron transport set-up at low temperatures. The role of Au atoms in the superconducting properties is revealed. Third, the phase diagram of the new class of layered ferromagnetic superconductors EuFe 2 (As 0.79 P 0.21) 2 is explored; Magnetic Force Microscopy experiments are provided. Novel quantum phases – Domain Meissner State and Domain Vortex state are discovered. A new phenomenon - the nucleation of vortex-antivortex pairs inside the material is demonstrated
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