Measurement of thermal conductance of silicon nanowires at low temperature

We have performed thermal conductance measurements on individual single crystalline silicon suspended nanowires. The nanowires (130 nm thick and 200 nm wide) are fabricated by e-beam lithography and suspended between two separated pads on Silicon On Insulator (SOI) substrate. We measure the thermal conductance of the phonon wave guide by the 3 method. The cross-section of the nanowire approaches the dominant phonon wavelength in silicon which is of the order of 100 nm at 1K. Above 1.3K the conductance behaves as T3, but a deviation is measured at the lowest temperature which can be attributed to the reduced geometry

Thermal signatures of Little-Parks effect in the heat capacity of mesoscopic superconducting rings

We present the first measurements of thermal signatures of the Little-Parks effect using a highly sensitive nanocalorimeter. Small variations of the heat capacity $C\_p$ of 2.5 millions of non interacting micrometer-sized superconducting rings threaded by a magnetic flux $\Phi$ have been measured by attojoule calorimetry. This non-invasive method allows the measurement of thermodynamic properties -- and hence the probing of the energy levels -- of nanosystems without perturbing them electrically. It is observed that $C\_p$ is strongly influenced by the fluxoid quantization (Little-Parks effect) near the critical temperature $T\_c$. The jump of $C\_p$ at the superconducting phase transition is an oscillating function of $\Phi$ with a period $\Phi\_0=h/2e$, the magnetic flux quantum, which is in agreement with the Ginzburg-Landau theory of superconductivity.Comment: To be published in Physical Review B, Rapid Communication

New sensor for thermodynamic measurement of magnetization reversal in magnetic nanomaterials

A sensor for thermal and thermodynamic measurements of small magnetic systems have been designed and built. It is based on a 5μm-thick suspended polymer membrane, which has a very low heat capacity (≈ 10-6 J/K at nitrogen temperature), and on which a heater and a highly sensitive thermometer are deposited. The sensor properties have been characterized as a function of temperature and frequency. Energy exchanges as small as 1 picojoule (10-12 Joule) were detected in the 40K- 300K temperature range. Such values correspond to those required for measuring the thermal signatures occurring during magnetization reversal in very thin samples (typically 10 nm thick), which would be deposited on the membrane. It is expected that this method will constitute a powerful tool in view of analyzing magnetization reversal processes in magnetic nanosystems, e.g. exhibiting the exchange-spring and exchange-bias phenomena

Thermodynamique et cinétique dans les macromolécules (apports de la microcalorimétrie AC de très haute résolution)

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REALISATIONS DE JONCTIONS YBA 2CU 3O 7 - /AU ORIENTEES CRISTALLOGRAPHIQUEMENT (APPLICATIONS A L'ETUDE DU PARAMETRE D'ORDRE DANS LES CUPRATES)

DANS CE TRAVAIL EXPERIMENTAL, NOUS PRESENTONS UNE NOUVELLE METHODE D'ELABORATION DE CONTACTS PLANAIRES SUR LA TRANCHE DE MONOCRISTAUX DU SUPRACONDUCTEUR A HAUTE TEMPERATURE CRITIQUE YBA 2CU 3-O 7 - . L'OBJECTIF EST DE REALISER DES CONTACTS METALLIQUES PERMETTANT DE SONDER PAR EFFET ANDREEV LA COHERENCE DE PHASE DU SUPRACONDUCTEUR. POUR CELA, NOUS AVONS DEVELOPPE UNE METHODE ORIGINALE DE POLISSAGE IONIQUE A FROID (T = 80 K) QUI PERMET D'OBTENIR DES SURFACES TRES PEU RUGUEUSE, (RUGOSITE < 10 A), PLANES, POSSEDANT UN ORDRE CRISTALLIN ET UNE STOECHIOMETRIE EN OXYGENE PROCHE DE CELLE DU BULK. LES CONTACTS SUR LES SURFACES POLIES SONT ENTIEREMENT REALISES PAR LITHOGRAPHIE. L'ORIENTATION CRISTALLOGRAPHIQUE AINSI QUE LA NATURE DU TRANSPORT A TRAVERS L'INTERFACE SONT CONTROLES CE QUI PERMET D'ETUDIER DE MANIERE GLOBALE LES EXCITATIONS A UNE PARTICULES DANS LES CUPRATES SUPRACONDUCTEURS A HAUTE TEMPERATURE CRITIQUE. DANS LES MESURES DE TRANSPORT PAR EFFET TUNNEL, LA PRESENCE D'UN ETAT LIE A ENERGIE NULLE INDIQUE UN PARAMETRE D'ORDRE DE SYMETRIE D X 2- Y 2. LA DENSITE SPECTRALE DE CET ETAT LIE EST POUR LA PREMIERE FOIS DISSOCIEE DU FOND CONTINU SUPRACONDUCTEUR. DANS LA LIMITE DE TRANSPORT OPPOSEE, LES MESURES DE CONDUCTANCE DYNAMIQUE INDIQUENT LA PRESENCE D'UN EFFET ANDREEV, OBSERVE POUR LA PREMIERE FOIS AVEC DES JONCTIONS PLANAIRES SUR LES SUPRACONDUCTEURS A HAUTE TEMPERATURE CRITIQUE. LES SPECTRES MESURES MONTRENT LA PRESENCE D'UN PARAMETRE D'ORDRE D X 2+ Y 2 + S EN SURFACE. LES AMPLITUDES RELATIVES DES DIFFERENTES COMPOSANTES SONT EXTRAITES DES COURBES EXPERIMENTALES.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

ETUDE DE CAPTEURS A MULTICOUCHES MAGNETORESISTIVES FENI/AG (DISPOSITIF DE MESURE DE BRUIT, POLARISATION PAR CONDUCTEUR SHUNT)

L'ETUDE DES MULTICOUCHES MAGNETORESISTIVES FENI/AG EST MOTIVEE PAR L'INTERET QU'ELLES PRESENTENT POUR LES APPLICATIONS AUX CAPTEURS DE CHAMP MAGNETIQUE. DEUX CONTRIBUTIONS A CETTE ETUDE SONT PRESENTEES DANS CE MEMOIRE : UNE CARACTERISATION DU BRUIT INTRINSEQUE DE CES MATERIAUX ET LA REALISATION DE COMPOSANTS COMPORTANT UNE POLARISATION INTEGREE. UN DISPOSITIF DE MESURE A ETE CONCU ET REALISE POUR MESURER LA DENSITE SPECTRALE DU BRUIT DES ECHANTILLONS ETUDIES. LES METHODES DE MESURE, DEDUITES DE L'ANALYSE DU SCHEMA ELECTRIQUE EQUIVALENT DU SYSTEME, PERMETTENT D'ISOLER LES COMPOSANTES DE BRUIT DE L'ECHANTILLON (BRUIT THERMIQUE DE JOHNSON, BRUIT EN 1/F ET BRUIT DE BARKHAUSEN) DU BRUIT ELECTRONIQUE DU MONTAGE. DES MESURES SUR DES MAGNETORESISTANCES ET DES CAPTEURS CONSTITUES DE QUATRE MAGNETORESISTANCES MONTEES EN PONT ONT ETE EFFECTUEES EN FONCTION DE DIVERS PARAMETRES TELS LE CHAMP MAGNETIQUE APPLIQUE, LES DIMENSIONS DES ECHANTILLONS ET LE COURANT QUI LES TRAVERSE. L'INCIDENCE DE CES PARAMETRES SUR LE RAPPORT SIGNAL SUR BRUIT A ETE ETUDIEE. POUR REALISER LES PREMIERS ECHANTILLONS COMPORTANT UNE POLARISATION INTEGREE, LA TECHNIQUE RETENUE EST LE DEPOT D'UNE COUCHE CONDUCTRICE ADJACENTE. LE CHAMP DE POLARISATION ET L'EFFET MAGNETORESISTIF ONT ETE CALCULES EN FONCTION DE L'EPAISSEUR DE LA COUCHE CONDUCTRICE DEPOSEE SUR LA MAGNETORESISTANCE. L'ELABORATION D'ECHANTILLONS A MONTRE QU'IL EST POSSIBLE D'OBTENIR (POUR DES ECHANTILLONS PEU RESISTIFS DE MANIERE A LIMITER LES PUISSANCES MISES EN JEU) UN CHAMP DE POLARISATION ALLANT JUSQU'A QUELQUES DIZAINES D'RSTEDS ET DE CONSTRUIRE UN PONT DE REPONSE LINEAIRE SUR UNE GAMME DE 20 RSTEDS. CEPENDANT, DU FAIT DU MODE DE POLARISATION, LA SENSIBILITE DU CAPTEUR AINSI OBTENU EST INFERIEURE A CELLE DES CAPTEURS POLARISES JUSQU'A PRESENT PAR AIMANTS COLLES.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Thermal Conductivity of Silicon Nanowires

International audienc

Etudes liées à la vitrification sans fracture de solutions cryoprotectrices

La cryopréservation par vitrification est une technique qui devrait permettre de rallonger considérablement les durées de conservation des greffons en abaissant leur température de stockage jusqu'à-196C. Elle nécessite l'utilisation de solutions cryoprotectrices (contenant des antigels biocompatible: pour empêcher la cristallisation de glace dans les tissus, ainsi que des vitesses de variation de la température rapides. La calorimétrie différentielle à balayage permet de déterminer les vitesses requises pour la vitrification des solutions cryoprotectrices. L'exemple de l'éthylène glycol est présenté, complétant les informations connues sur ce cryoprotecteur dans la plage des concentrations concernant la vitrification. Au niveau de la procédure de vitrification, la méthode du recuit a permis d'éviter l'apparition de fractures dans des volumes importants de solution cryoprotectrice. Le cas particulier de la solution VM3 est détaillé. Il permet de montrer que la stabilité de l'état amorphe ainsi que la quantité de glace cristallisée au réchauffement sont influencées par la température et la durée du recuit. Une analyse sur l'influence du type et de la forme du container porte-échantillon par rapport à la qualité du verre fabriqué a été commencée en parallèle, mais les limites du dispositif cryogénique utilisé nous ont poussé à développer un nouveau cryostat automatisé, permettant de faire des études systématiques dans des conditions reproductibles. Ce cryostat, entièrement conçu et construit au CRTBT, représente le prototype de ce que nous souhaitons proposer à des médecins pour les aider dans leur étude clinique de la cryopreservation des systèmes biologiques.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF