Jonctions Josephson en rampe à base de Pr[indices inférieurs 2-x]Ce[indice inférieur x]CuO[indices inférieurs 4-[delta]]

Abstract

Lorsqu'une jonction ayant des dimensions de l'ordre microscopique est produite avec deux matériaux supraconducteurs séparés par une barrière isolante ou un métal normal d'une épaisseur de l'ordre de la longueur de cohérence [xi][indice inférieur n], un couplage apparaît entre ces électrodes supraconductrices et permet d'observer un effet d'oscillation du courant critique maximal de cette jonction en fonction de l'application d'un champ magnétique. C'est l'effet Josephson, d'où le nom de jonctions Josephson pour ces dispositifs. Au cours de ce projet, on démontre qu'il est possible de produire de telles jonctions avec le cuprate dopé aux électrons Pr[indice inférieur 2-x]Ce[indice inférieur x]CuO[indice inférieur 4-[delta]] . Bien que quelques tentatives aient déjà été présentées pour cette famille de cuprates, les propriétés des jonctions obtenues démontraient des caractéristiques anormalement défaillantes. Ainsi, malgré que les méthodes de fabrication des jonctions Josephson fonctionnent relativement bien pour les matériaux de la famille des cuprates dopés aux trous, cela ne semble pas être le cas pour les cuprates dopés aux électrons. Par conséquent, même s'il existe une multitude de méthodes de fabrication de jonctions Josephson pour YBa[indice inférieur 2]Cu[indice inférieur 3]O[indice inférieur 7-[delta]], par exemple des jonctions en rampe ou encore des jonctions de grain, [1], les mêmes méthodes ne semblent pas être possibles pour Pr[indice inférieur 2-x] Ce[indice inférieur x]CuO[indice inférieur 4-[delta]] à cause de problèmes de détérioration du matériau liés à la famille des cuprates lors des processus de fabrication [2,3]. Au cours des deux dernières années, notre équipe a développé une technique de croissance par ablation laser (PLD) qui permet d'améliorer le [i.e. la] croissance de Pr[indice inférieur 2-x]Ce[indice inférieur x]CuO[indice inférieur 4-[delta]] en se débarrassant d'une phase isolante de CeO[indice inférieur 2] qui apparaît dans le plan ab de sa structure cristalline et qui est clairement visible sur les mesures de diffractométrie par rayons X et sur les images de microscopie électronique en transmission à haute résolution et ayant même un impact sur les propriétés de transport [4]. Avec ce Pr[indice inférieur 2-x]Ce[indice inférieur x]CuO[indice inférieur 4-[delta]] amélioré, nous avons donc produit des jonctions Josephson avec différentes épaisseurs de barrière de Pr[indice inférieur 2-x]Ce[indice inférieur x]CuO[indice inférieur 4-[delta]] x = 0.05 non-supraconducteur allant de 8.5 nm à 38.25 nm. De plus, trois différents dopages ont été testés pour les électrodes supraconductrices, soient x = 0.13, x = 0.15 et x = 0.17. Dans ce mémoire, nous présentons un résumé complet du contenu de ce projet. Tout d'abord, un survol de la théorie associée aux jonctions Josephson sera fait au chapitre 1 afin d'assurer au lecteur les bases nécessaires à la compréhension des phénomènes que nous observerons avec nos jonctions. Ensuite, la démarche expérimentale afin de produire et caractériser les jonctions sera présentée au chapitre 2. Finalement, le chapitre 3 présentera les différents résultats de ce projet, soient l'oscillation du courant critique maximal à l'application de faibles champs magnétiques, la variation du courant critique avec l'épaisseur de la barrière ainsi qu'en fonction de la température et, finalement, l'observation de marches de Shapiro sur les courbes IV en irradiant les jonctions avec des ondes électromagnétiques à haute fréquence.