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Posté par Redbran le Mardi 13/02/2018 à 12:00
Un transistor supraconducteur à base de graphène à grande échelle
Des physiciens sont parvenus à fabriquer une jonction entre un supraconducteur à haute température et du graphène. Ils ont ainsi réalisé le premier transistor supraconducteur haute température exploitant des interférences quantiques et ont mesuré ses propriétés de transport. Ces travaux ouvrent la voie à de nouveaux dispositifs Josephson à commutation hyper-rapide pour le traitement de l’information.




Schéma de la fabrication des dispositifs planaires supraconducteur à haute température YBCO/graphène utilisés pour étudier l’effet de proximité via des expériences de transport. Pour la fabrication est utilisée une combinaison de lithographie UV, irradiation (En physique nucléaire, l'irradiation désigne l'action d'exposer (volontairement ou accidentellement) un organisme, une substance, d'un corps à un flux de rayonnements ionisants : rayons alpha,...) ionique, et transfert de graphène CVD. © Unité mixte de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la...) CNRS/Thal

Dans un matériau supraconducteur, la conductivité électrique se fait sans perte. Dans un matériau normal (non-supraconducteur), la supraconductivité peut être induite par la « fuite » de paires d’électrons supraconducteurs (paires de Cooper) venant d’un supraconducteur adjacent. C’est l’effet de proximité. En utilisant cet effet, les chercheurs savent aujourd’hui rendre le graphène supraconducteur. Le graphène possède une structure électronique très particulière qui influence fortement les propriétés de transport des électrons en son sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des mammifères qui englobe...). Ainsi, en mesurant les propriétés de transport de jonctions en graphène, des chercheurs ont observé que les électrons peuvent traverser une barrière comme si elle n’existait pas. C’est l’effet tunnel (L'effet tunnel désigne la propriété que possède un objet quantique de franchir une barrière de potentiel, franchissement impossible selon la...) de Klein.

Des chercheurs de l’Unité mixte de physique CNRS/Thales, en collaboration avec l’université de Cambridge, sont parvenus à fabriquer une jonction entre un supraconducteur à haute température et du graphène et à rendre le graphène supraconducteur par effet de proximité. Pour la première fois, ils ont observé l’effet tunnel (Un tunnel est une galerie souterraine livrant passage à une voie de communication (chemin de fer, canal, route, chemin piétonnier). Sont apparentés aux tunnels...) de Klein pour des paires de Cooper. Ils ont également montré qu’en modifiant le dopage du graphène par application d’une différence de potentiel, on peut créer une modulation de la barrière au niveau de la jonction (La Jonction est un quartier de la ville de Genève (Suisse), son nom familier est "la Jonquille"), permettant ainsi de contrôler son état « passant » ou « bloquant ». Ils réalisent ainsi pour la première fois une sorte de transistor supraconducteur. Pour fabriquer cette jonction tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en conservant les propriétés de transport dans les différents matériaux, les chercheurs ont utilisé une combinaison de lithographie ultraviolette, d’irradiation ionique et de transfert de graphène par une méthode de dépôt de couches minces par vaporisation chimique sur un substrat de supraconducteur à haute température, le YBCO.

Publiés dans la revue Nature Physics, ces résultats ouvrent la voie à une nouvelle famille de dispositifs Josephson modulables par l’application d’une différence de potentiel qui repose sur l’utilisation du graphène à grande échelle.

Référence publication:
Tunable Klein-like tunnelling of high-tempeature superconducting pairs into graphene
D. Perconte, F. A. Cuellar, C. Moreau-Luchaire, M. Piquemal-Banci, R. Galceran, P. R. Kidambi, M.B. Martin, S. Hofmann, R. Bernard, B. Dlubak, P. Seneor et J. E. Villegas
Nature Physics (2017), doi:10.1038/nphys4278

Contact chercheur:
- Javier Villegas, chercheur CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).)
- Pierre Seneor, enseignant-chercheur à l’Université Paris-Sud

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Source: CNRS-INP