Fabrication de jonctions Josephson bi-epitaxiales a base de supraconducteur a haute temperature critique dope aux electrons praseodyme cerium oxyde de cuivre.

摘要

Le present travail s'insere dans le cadre de la recherche avancee sur la matiere condensee. Plus specifiquement, elle explore en premier lieu les proprietes fondamentales d'une classe de supraconducteurs. La supraconductivite a haute temperature critique dans les cuprates est un domaine qui est encore tres d'actualite et encore le sujet de beaucoup de controverse. Le materiau etudie, soit le Pr2-x CexCuO4-delta (PCCO), un oxyde dope aux electrons (type n), est encore plus meconnu a cause des difficultes de croissance et de la necessite de reduire le materiau pour faire apparaitre la supraconductivite (O4-delta) [1].;Le projet se divise donc en trois etapes cruciales, dont la premiere est la realisation de la croissance et l'optimisation de ses parametres, cela pour les deux orientations (001) et (103) de la bi-epitaxie ciblee. Nous presentons une caracterisation complete des proprietes des couches obtenues pour ces deux orientations, par diffraction de rayon-X et par mesures de transport electrique en fonction de la temperature, du champ magnetique et de l'angle du champ par rapport aux plans de CuO2. La deuxieme etape consiste en la realisation des jonctions par methodes de microfabrication en salles blanches. Encore une fois, toutes les etapes de fabrication, incluant les depots, gravures, contacts, devront etre optmisees pour obtenir les deux orientations de qualite simultanement sur le meme substrat. Finalement, la derniere etape vise a la realisation de differentes geometries et a la caracterisation des jonctions. Ceci dans le but de repondre aux questions initiales sur la nature et les proprietes fondamentales du PCCO.;Au cours de ce projet, nous avons eprouve des difficultees provenant de l'instabilite de la couche de germination initiale et de la croissance du PCCO (001) par-dessus. Bien que tres pres du but, cette epitaxie n'a jamais ete realisee avec succes, ce qui a compromis le projet dans son ensemble. Par contre, plusieurs essais pour contourner le probleme nous ont amenes vers une comprehension des processus nuisibles. D'un autre cote, la deuxieme epitaxie de PCCO (103) a ete realisee avec succes, ce qui nous a permis de faire une etude de transports complete dans cette orientation de couche encore peu etudiee. Dans ce memoire, une revue chronologique des essais effectues sera mise de l'avant, suivie des resultats pour la croissance reussie et d'une presentation de l'ensemble des preparatifs mis en place pour une future micro-fabrication de jonctions Josephson advenant que nous trouvions une solution aux problemes de croissance par bi-epitaxie que nous avons rencontres avec PCCO.;D'autre part, l'apparition de phenomenes quantiques dans les systemes et structures aux echelles micro ou nanoscopique s'avere tres utile pour sonder les proprietes des materiaux utilises pour leur fabrication. Dans cette optique, le projet consiste a proceder a la fabrication de jonctions Josephson (JJ), par la technique de bi-epitaxie qui a deja fait ses preuves avec le YBa2Cu 3O7, un cuprate dope aux trous. Bien qu'une grande variete de JJ existe, la technique choisie implique la realisation de jonctions de grain grace au depot d'une couche de germination. Suite a la gravure d'un motif dans cette premiere couche, on expose le substrat initial sur une partie de l'echantillon. On obtient ensuite, avec la croissance par ablation au laser pulse, deux orientations cristallines differentes du meme materiau [2].