Cohérence quantique électronique : courants permanents et effet Kondo

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

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


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)


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


Chandrasekhar et al. (PRL 91) Mailly et al. (PRL 93) Mesure du courant typique : priode F01 Au - ring1 DEG - ringExpriences sur un anneau unique


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)


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


SQUID DC :M = IS 103 mBLe dtecteur0s = h/2e Gradiomtre :tot = c talonnage :pont entre les 2 tages


G2G1G3Contacts Boucle dtalonnageponts : 300 30 20 nm3G2G1G3Les chantillons


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


Spectre typiqueFFTSignature des courants permanents16 anneaux1/fParamtres gomtriquesFluctuations lentes de TDrive de llectronique de SQUIDTransforme de Fourier des fichiers S et BSignal priodique

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 ?


Saturation du temps de cohrence de phaseAkimoto et al., (PRL 03)Mohanty et Webb (PRL 97)Schopfer et al. (2004)


Rle des impurets magntiquesPannetier et al. (Phys. Scripta 86) (1ppm)annealingBenot et al. (1988 ) Localisation faibleOscillations Aharonov-Bohm


MagntorsistanceDR/R *10-4Mohanty et Webb (PRL 97)


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


Transition vitreuseLe maximum de rsistivit signe une transition vitreuseRsistivitLaborde (1971) Frossati et al. (Physica B 76) Susceptibilit


Extraction du temps de diffusion de spin1/tnon-magntiqueThorie standard (AAK)T (mK)1/tf (ns-1)1/tspin-scattering


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)


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


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


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 ?


Interfrences quantiquesF. Schopfer et al., condmat/0407200 (2004)Vidal et al. (PRB 00)Naud et al. (PRL 01)


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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