Etude de la dynamique d'un réseau de vortex dans un supraconducteur par mesures de bruit.

Abstract

This work aims at investigating the vortex lattice dynamics in a superconductor by means of noise measurements. This technique enable an accurate information on how the moving vortex lattice interacts with its pinning centers. A low-noise experimental set-up has be specially achieved for this purpose.First, the noise regime is studied in bulk Niobium foils under different conditions: the sample sizes have been carefully tuned, and on the other hand, surface have been roughened using low energy ion irradiation, and monitored by atomic force microscopy. Low-frequency noise, as well as the critical current, are found to be mainly due to a surface pinning mechanism. Furthermore, the fluctuation range turns out to be correlated with the surface roughness spatial distribution.In surface sheath superconductivity, with no vortex in the bulk, it is experimentally shown that pure surface current fluctuations yields the same noise regime as in the mixed state, with bulk vortices. This result is confirmed by complementary experiments in Pb-In alloy bulk samples, where the voltage fluctuations have been collected in different directions.The noise process statistics have been investigated in micro-bridges made on a Niobium thick film: both surface roughness and edges state turn out to affect the depinning noise regime, during which non-Gaussian and non-stationary effects appear, similarly to Lévy flights.Le propos de cette thèse est l'étude de la dynamique du réseau de vortex dans un supraconducteur. La technique expérimentale utilisée, la mesure de bruit, offre une analyse fine de la nature des interactions du réseau de vortex en mouvement avec ses centres d'ancrage. Un dispositif de mesures de bruits de faible puissance a spécialement été conçu pour la réalisation des expériences.En premier lieu, le bruit du système est observé dans des lames de Niobium dans différentes conditions : différentes tailles d'échantillon ont été ajustées de manière contrôlée, et des défauts de surface ont été introduits par irradiation ionique basse énergie, puis caractérisés par imagerie à force atomique. Il apparaît que le bruit basse fréquence, de même que le courant critique sont principalement dus à l'ancrage de surface. De plus, la portée des fluctuations se trouve être corrélée à la distribution spatiale de la rugosité.Le régime bruyant en supraconductivité de surface, sans vortex dans le volume, montre clairement que de pures fluctuations de courant de surface conduisent au même bruit qu'en présence de vortex dans le volume. Ce résultat est confirmé par des mesures complémentaires de fluctuations de tension dans plusieurs directions, réalisée dans des échantillons massifs d'un alliage Pb-In.La statistique du processus bruyant a été étudiée dans des micro-ponts sur couche mince de Niobium: les résultats indiquent que l'état de la surface, ainsi que celui des bords du système influent sur le régime bruyant du dépiégeage, au cours duquel des effets non-gaussiens et non-stationnaires, typiques d'un vol de Lévy, apparaissent