Percée dans la fabrication de jonctions Josephson dans des films minces supraconducteurs de type Pr1,85Ce0,15CuO4

Une collaboration entre l’IQ et l’Université Chalmers

En collaboration avec l’IQ, le groupe de Floriana Lombardi à l’Université Chalmers (Suède), ont utilisé des films minces supraconducteurs de type Pr_1,85Ce_0,15CuO₄ de haute qualité, fabriqués dans le laboratoire d’épitaxie avancée par ablation laser du chercheur Patrick Fournier, dans le but de fabriquer des ponts étroits servant de jonctions Josephson. Ces jonctions n’ont jamais été obtenues jusque-là avec cette famille de supraconducteurs, car leurs propriétés physiques sont extrêmement sensibles aux procédés de nanofabrication. Les collaborateurs de l’Université Chalmers ont réussi à fabriquer des structures submicroniques, avec des ponts aussi étroits que 100 nm. À de telles échelles, les ponts peuvent agir comme des jonctions Josephson.

Dans cet article, il a été démontré que la formation de points chauds dans les nanoponts détermine la densité de courant critique, soit le courant limite qui peut être transporté sans résistance. L’effet de commutation qui se produit à des courants élevés peut être d’intérêt pour la conception de détecteurs de photons uniques utilisant des nanofils supraconducteurs. Il a aussi été démontré qu’une géométrie constituée de deux ponts parallèles entre deux électrodes séparées, le pont de Dayem, peut agir de détecteur d’énergie quantique à supraconducteurs (SQUID) en se servant des oscillations périodiques de champ de son courant critique.

Images du haut : (a) Image obtenue avec un microscope à balayage électronique d’un nanopont supraconducteur de type Pr_1,85Ce_0,15CuO₄ agissant à titre de jonction Josephson; (b) Schémas de la géométrie des films minces sur le nanopont. Images du bas : (a) Détecteur d’énergie quantique à supraconducteurs dans la géométrie du pont de Dayem; (b) Oscillations de courant critiques en fonction d’un champ magnétique appliqué.