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Cohrence quantique lectronique : courants permanents et effet
KondoLaurent SaminadayarCentre de Recherche sur les Trs Basses
Tempratures, GrenobleUniversit Joseph Fourier, Grenoble
Laurent Saminadayar - Habilitation - 14 septembre 2004
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CollaborateursChristopher Buerle Centre de Recherches sur les
Trs Basses TempraturesLaboratoire de Photonique et
NanostructuresUniversit de BochumDominique MaillyAlain BenotAndreas
WieckStphane BonifacieFranois MalletArnaud PouydebasqueWilfried
RabaudFlicien SchopferBndicte Caillarec, Sverine Moraillon, Jol
Navarro
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Courants Permanents 1DI0 ~ 5 nABttiker et al. (Phys. Lett.
83)Sensible au nombre dlectrons et au dsordreI non dissipatif(x+L)
= (x) exp(2ip/0)Priodicit du spectre dnergieNon supraLondon
(1937)
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Expriences sur plusieurs anneaux Lvy et al. (PRL90) Reulet et
al. (PRL 95) Noat et al. (PRL 98) Jariwala et al. (PRL 01) Mesure
du courant moyen : priode F0/2105 2DEG rings Deblock et al. (PRL
02)105 Ag rings107 Cu rings30 Au rings
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Chandrasekhar et al. (PRL 91) Mailly et al. (PRL 93) Mesure du
courant typique : priode F01 Au - ring1 DEG - ringExpriences sur un
anneau unique
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Anneaux Connects< lFSeulesCourant permanentChoc inlastique ne
participe pas au courant permanentP(r,r)Courants PermanentsTaille
du rseau >> lFRsolution de lquation de diffusion du
rseauPascaud et Montambaux (PRL 99)
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4 m1 mRR2 mTaille totale > 12 lG1 : rfrence = pas de courants
permanentsGomtrie de lchantillonG2 : systme isol des rservoirsG3 :
anneaux isols les uns des autresns = 5,2.1011 cm-2 = 106 cm2V-1s-1
lF = 35 nm,vF = 3,15.105 ms-1le = 8 m,l 20 mL2M
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SQUID DC :M = IS 103 mBLe dtecteur0s = h/2e Gradiomtre :tot = c
talonnage :pont entre les 2 tages
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G2G1G3Contacts Boucle dtalonnageponts : 300 30 20 nm3G2G1G3Les
chantillons
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SignalAcquisition des mesures+S1 = (M1 - R2) + (M2 - R3)+B1 =
(M1 - M2) + (R2 - R1)Calcul du signal et du bruit au mme
instant
Mme bruit 1/f
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- Spectre typiqueFFTSignature des courants permanents16
anneaux1/fParamtres gomtriquesFluctuations lentes de TDrive de
llectronique de SQUIDTransforme de Fourier des fichiers S et
BSignal priodique
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2 nA 0.31,7 nA 0.30,35 nA 0.070,4 nA 0.08r ~ 0,9 0,2r ~ 1,2
0,34Rapport entre anneaux isols et connects1,09 nA0,62 nA2,18
nA1,25 nAW. Rabaud et al., Phys. Rev. Lett. (2001)Effets
balistiques ?Interactions lectron-lectron ?Moyenne densemble
?Magntisme orbital des mtaux ?
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Saturation du temps de cohrence de phaseAkimoto et al., (PRL
03)Mohanty et Webb (PRL 97)Schopfer et al. (2004)
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Rle des impurets magntiquesPannetier et al. (Phys. Scripta 86)
(1ppm)annealingBenot et al. (1988 ) Localisation faibleOscillations
Aharonov-Bohm
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MagntorsistanceDR/R *10-4Mohanty et Webb (PRL 97)
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Temps de cohrence et effet KondoT (mK)T (mK)tf (ns)tf (ns)r
(nWcm)TKNouveau rgimeSaturation basse tempratureMaximum de
rsistivitLes variations de tf(T) et de (T) sont correles
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Transition vitreuseLe maximum de rsistivit signe une transition
vitreuseRsistivitLaborde (1971) Frossati et al. (Physica B 76)
Susceptibilit
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Extraction du temps de diffusion de spin1/tnon-magntiqueThorie
standard (AAK)T (mK)1/tf (ns-1)1/tspin-scattering
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Temps de diffusion de spin et transition vitreuse15 ppm1/ts
(ns-1)r (nWcm)T (mK)TKTemps de diffusion de spin constantApparition
des interactions RKKYLimite unitaireHaesendonck et al. (PRL 87)
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Limite basse temprature ?Peters et al. (PRL 88)1/tspin (ns-1)T
(mK)T 1/2T 2Bergmann et al. (PRB 89)T 1/260 ppm15 ppmT 2F. Schopfer
et al., Phys. Rev. Lett. (2003)Limite unitaire ?Transport dans un
verre ?Cohrence temprature nulle ?Transport basse temprature domin
par les interactions RKKY
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ProjetsDphasage, botes quantiques et effet KondoInterfrences
quantiquesCollaborations : G. Eska, D. Feinberg, M. Lavagna, D.
Mailly, P. Simon, A. WieckCollaborations : B. Douot, D. Mailly, G.
Montambaux, C. Texier, J. Vidal ContratsACI, STREP, IPMC,
Procope
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Dphasage et effet KondoDopage par implantation :Variation de la
concentrationDiffrentes impuretsVariation de lcrantageProjet
europen Ultra 1DD. Mailly, A. WieckValidit de Nagaoka-Suhl
?Description de la dsaturation ?Transition vitreuse ?
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Interfrences quantiquesF. Schopfer et al., condmat/0407200
(2004)Vidal et al. (PRB 00)Naud et al. (PRL 01)
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Conclusion1/ts (ns-1)r (nWcm)T (mK)Magntisme orbital de
conducteurs macroscopiquesDcohrence, effet Kondo et verres de
spinsLimite unitaire ?Transport dans un verre ?Cohrence temprature
nulle ?Cages dAharonov-Bohm ?Mesure du temps de cohrence ?Effet de
taille finie ?S. Bonifacie, B. Caillarec, F. Mallet, S. Moraillon,
J. Navarro, W. Rabaud, F. SchopferB. Douot, G. Eska, D. Feinberg,
M. Lavagna, D. Mailly, P. Simon, C. Texier, J. Vidal, A. WieckC.
Buerle, A. Benot, K. Hasselbach
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