Réponse résistive des films supraconducteurs haute Tc à des impulsions laser nanoseconde : Détermination du temps d'interaction électron-phonon - Chibane, Fatiha (Université Denis Diderot - Paris VII, Ecole Normale Supérieure, Paris, 1991)
Plusieurs années après la découverte des nouveaux matériaux à haute température critique, il reste beaucoup d’inconnues sur les états électroniques responsables de la supraconductivité. L’objectif de cette thèse était de déterminer expérimentalement la force du couplage électron-réseau en observant le retour à l’équilibre après une perturbation brève. La grandeur mesurée est la résistance transitoire de films, polarisés dans un état dissipatif par un courant continu, et soumis à des impulsions optiques soit de 100 psec soit de 20 nsec. Montage coaxial et instrumentation étaient capables, après intégration, de résoudre des détails de l’ordre de 10 µV sur une bande passante approchant 1 GHz. Dans des films granulaires (BiSrCaCuO ou YBaCuO), les joints de grains sont des zones de supraconductivité réduite et sont donc très sensibles à l’irradiation. Des travaux publiés par ailleurs faisaient état de signaux "non-bolométriques", c'est-à-dire présents dans des conditions où R = 0, mais exigeant de très fortes excitations. Notre résolution a permis de limiter la puissance laser à des niveaux beaucoup plus faibles et de respecter le régime linéaire. L’image suivante se dégage alors du phénomène : recombinaison ultrarapide des paires brisées par les photons incidents, puis retour des quasiparticules vers des états faiblement excités, l’énergie passant finalement vers le substrat selon le temps d’évasion des phonons. Le dernier processus, qui est sans nouveauté, domine au dessus de 6 K. mais les résultats font apparaître une gamme de température où le temps de relaxation à une dépendance en cube de la température, signature très nette de l’interaction électron-phonon dans un liquide de Fermi classique. Tirant parti du découplage entre les deux systèmes électrons et phonons, une analyse à deux températures permet d’obtenir le rapport des chaleurs spécifiques (électrons et phonons) avec une assez bonne précision lorsque les deux temps sont comparables. On trouve ainsi C(él) dans un domaine où les mesures calorimétriques sont extrêmement controversées. Après l’exposé des méthodes et des résultats, on présente : – un chapitre bibliographique où sont détaillées de façon comparative les publications récentes sur YBaCuO en réponse à des impulsions optiques. - un appendice sur les applications bolométriques des films supraconducteurs.
Keywords: Sciences des matériaux; Supraconducteur; Haute Tc; Electron-phonon; Impulsion laser; Film granulaire; Bolomètre