Dans cette thèse, nous nous intéressons à un point quantique<br />connecté à trois réservoirs. Le nuage Kondo se développe<br />essentiellement dans le troisième réservoir, fortement couplé au point<br />quantique, alors que les deux autres réservoirs, faiblement couplés au<br />point quantique, servent à sonder le système par des mesures de<br />transport.<br />Après avoir modélisé une telle géométrie triterminale, nous<br />avons calculé la matrice de conductance à température nulle par la<br />théorie des liquides de Fermi.<br />Dans le reste de la thèse, nous nous sommes intéressés au cas<br />où le troisième réservoir est de taille finie, ce qui confère à sa densité d'état une structure en pics.<br />Dans un premier temps, nous avons étudié le système par le<br />groupe de renormalisation perturbatif et nous avons calculé la<br />température Kondo, principale échelle d'énergie du problème.<br />Ensuite, nous avons calculé la matrice de conductance du<br />système dans différents régimes de température. Pour des températures<br />très grandes devant la température Kondo, nous avons utilisé une<br />approche perturbative. Pour des températures très petites devant la<br />température Kondo, nous avons utilisé une théorie de type liquides de<br />Fermi. Et dans le régime intermédiaire, nous avons utilisé une méthode<br />numérique appelée théorie des bosons esclaves en champ moyen. Dans ce<br />dernier régime a également été menée à terme une analyse<br />spectroscopique de la densité d'état du point quantique.

Le cadre de cette thèse est l'étude du transport électronique à l'échelle mésoscopique. C'est-à-dire que les échantillons sont de taille L < Lphi où la longueur de cohérence de phase Lphi caractérise la longueur sur laquelle les électrons gardent une mémoire de phase et peuvent donc interférer. Lphi augmente quand la température diminue (typiquement, Lphi > 1micron pour T < 100mK). Cette cohérence de phase engendre des corrections quantiques à la conductance linéaire G1 (définie par I=G1V+G2V²) qui ont été étudiées depuis le début des années 80. Pour notre part, nous avons montré l'existence d'un terme impair en champ magnétique dans la conductance non linéaire d'ordre 2 qui n'existe pas dans la conductance linéaire G1 pour des raisons de symétrie (règles d'Onsager). Ce terme donne des informations sur les interactions électron-électron. Les systèmes que l'on a étudiés sont des anneaux réalisés dans un gaz bidimensionnel d'électrons (2DEG). Dans la seconde partie de ma thèse, on a placé un conducteur normal (i.e. non supraconducteur) entièrement cohérent de phase entre 2 supraconducteurs. Dans ces conditions, il peut être parcouru par un supercourant. Nous nous sommes particulièrement intéressés à la relation supercourant-phase Isu(F) dans des anneaux supraconducteurs connectés qui sont interrompus en 2 endroits par un métal diffusif. Nous avons observé des oscillations du courant de transition (Supraconducteur/Normal) de période correspondant à h/(2e) dans la surface de l'anneau. L'enveloppe de ces oscillations diminue de façon gaussienne à fort champ et dans certains cas de façon surprenante, elle augmente à bas champ.

Dans cette thèse, nous étudions les effets cohérents associés à la propagation d’ondes dans les milieux diffusants, en particulier les ondes électromagnétiques.En milieux faiblement désordonnés, l'intensité lumineuse fluctue spatialement sur de grandes distances. Ce phénomène est le résultat d'effets cohérents mésoscopiques complexes, qui se produisent à une échelle microscopique. Nous montrons que ces fluctuations mésoscopiques cohérentes de la lumière induisent des forces de rayonnement d'un nouveau genre. L'amplitude de ces forces fluctuantes est déterminée par un paramètre unique et facilement réglable, la conductance adimensionnée, qui dépend à la fois de la géométrie et des propriétés de diffusion du milieu. Notre découverte devrait donc avoir des applications intéressantes, telles que de nouveaux capteurs pour la matière molle ou la biophysique.Du point de vue méthodologique, nous utilisons une approche à la Langevin pour décrire les fluctuations lumineuses cohérentes, où un bruit précisément calculé rend compte des effets cohérents mésoscopiques. Nous montrons comment inclure systématiquement les corrections cohérentes dans le terme de bruit, afin de reproduire les fluctuations d'intensité. Cette description permet de comprendre les fluctuations cohérentes comme résultant d’un flux lumineux hors équilibre, caractérisé par deux paramètres seulement, le coefficient de diffusion et la mobilité, qui sont par ailleurs liés par une relation d’Einstein. Un avantage évident de cette méthode est sa dépendance à deux paramètres seulement, ce qui fournit une description à la fois compacte et précise des riches effets cohérents sous-jacents. De plus, la correspondance que nous présentons entre la lumière cohérente et l'hydrodynamique hors d'équilibre est facilement généralisable à une large classe de problèmes d'ondes quantiques ou classiques.Pour les perspectives futures, cette connexion entre les effets cohérents mésoscopiques et les processus stochastiques hors équilibre devraient intéresser les communautés de la mésoscopie et de la mécanique statistique. Pour les premiers, le lien avec l'hydrodynamique hors équilibre fournit un nouvel éclairage sur la physique mésoscopique, ainsi que des outils utiles pour étudier les quantités jusqu'ici difficiles d'accès, telles que les fonctions de corrélation d'intensité d'ordres supérieurs. Pour les seconds, ces travaux devraient motiver une étude plus approfondie des processus indépendants du temps inspirés de la mésoscopie. / In this work, we study coherent effects associated to wave propagation in scattering media, in particular electromagnetic waves.In weakly disordered media, light intensity fluctuates spatially over large distances. This phenomenon is the result of complex mesoscopic coherent effects, which occur at a microscopic scale. We show that these mesoscopic coherent fluctuations of light induce radiation forces of a new kind. The strength of these fluctuating forces is determined by a single and easily tunable parameter, the dimensionless conductance, which depends on both the geometry and the scattering properties of the medium. Our findings should therefore have interesting applications such as new sensors in soft condensed matter or biophysics.On the methodological viewpoint, we use a hydrodynamic Langevin approach to describe the coherent light fluctuations, where a properly tailored noise accounts for mesoscopic coherent effects. We show how to systematically include the coherent corrections in the noise term, in order to reproduce the intensity fluctuations. This description allows to understand coherent light fluctuations as resulting from a non equilibrium light flow, characterized by two parameters only, the diffusion coefficient and the mobility, otherwise related by an Einstein relation. A clear asset of this method is its dependence upon two parameters only, which provides a compact yet accurate description of the rich underlying coherent effects. Moreover, the mapping we present between coherent light and out of equilibrium hydrodynamics is easily generalizable to a large class of quantum or classical wave problems.For future perspectives, this connection between coherent effects in mesoscopics and non equilibrium stochastic processes should be of interest in both the mesoscopics and statistical mechanics communities. For the former, the mapping to non equilibrium hydrodynamics provides a new insight to mesoscopic physics as well as useful tools to study quantities so far difficult to access, such as higher orders intensity correlation functions. For the latter, this work should motivate further study of time independent processes inspired from mesoscopics.

Nous étudions les phénomènes de cohérence de phase électronique qui apparaissent à très basse température dans les supraconducteurs non homogènes. Pour cela, nous avons développé un microscope à effet tunnel (STM) fonctionnant dans un cryostat à dilution à une température de 60 mK. La résolution des densités d'états électroniques locales (LDOS) mesurées par ce STM est de l'ordre de 36 microeV. C'est l'une des meilleures résolutions obtenues avec ce type de système. Nous avons étudié des effets de proximité dans des jonctions entre un métal supraconducteur et un métal normal. Contrairement aux techniques antérieures, la microscopie tunnel permet d'observer ces propriétés de manière continue à l'interface des deux métaux. La mesure de ces effets par STM impose des contraintes géométriques (faible relief, large champ) et une bonne qualité des métaux observés (état de la surface, transparence de l'interface le métal normal-métal supraconducteur). Plusieurs procédés de fabrication ont été élaborés pour satisfaire ces conditions. Chaque configuration d'échantillon présente ses propres caractéristiques en <br />terme de mesure tunnel. Nous avons ainsi identifié les limites et les potentialités de cette méthode de mesure. Différentes évolutions spatiales de la LDOS sont observées suivant la géométrie des structures métalliques et la qualité de l'interface. Ces évolutions sont en bon accord avec les équations d'Usadel qui décrivent les comportements électroniques en présence de supraconductivité dans les métaux diffusifs. Ce sont les premières mesures STM à très basse température sur des échantillons lithographiés.

Dans cet ouvrage, nous présentons une étude du transport électronique dans un îlot métallique diffusif en contact avec deux électrodes supraconductrices. Nous avons mis au point un nouveau procédé de fabrication qui permet de réaliser ces jonctions niobium – cuivre – niobium avec des interfaces métalliques très transparentes. Les électrodes supraconductrices en niobium présentent alors une température critique proche de celle du supraconducteur massif. En préambule aux mesures de transport nous caractérisons les jonctions longues et diffusives par une étude quantitative théorique et expérimentale du couplage Josephson continu. Quand une tension est appliquée aux bornes de la jonction, la différence de phase entre les deux supraconducteurs oscille à très haute fréquence et la distribution des électrons est portée hors de l'équilibre thermodynamique. Nous mesurons une forte variation de conductance continue de la jonction qui est liée à la relaxation des électrons du métal normal via les collisions inélastiques. Nous avons ensuite réalisé une mesure de la conductance quand la jonction est irradiée avec une onde hyperfréquence. L'ïlot se comporte comme une cavité résonante à la fréquence Josephson. Le couplage de l'onde avec cette cavité fait apparaître les paliers Shapiro quand la tension atteint V=nhw/2e. Ces paliers sont caractéristiques de l'oscillation sinusoïdale du supercourant Josephson. Au-dessus d'une certaine température, il apparaît en plus de nombreux paliers fractionnaires. L'amplitude de ces nouveaux paliers persiste à haut température alors que les paliers Shapiro disparaissent très rapidement. Nous orientons la discussion en terme de contributions hors-équilibre au courant Josephson alternatif.

Au cours de cette thèse, nous avons étudié l'influence d'une barrière tunnel en transport cohérent. Les structures présentées dans ce manuscrit ont toutes en commun une barrière tunnel et une interface Supraconducteur/métal Normal (S/N). L'interface S/N est le siège de la réflexion d'Andreev qui régit la transformation d'un courant normal (à une particule) en un courant supraconducteur (à deux particules). Ce processus conduit à l'effet de proximité classique. Nous avons tout d'abord étudié des contacts nitrure de titane/silicium fortement dopé. La barrière Schottky présente à l'interface frustre l'effet de proximité. On a pu observer à basse température et faible tension l'augmentation de conductance caractéristique de l'effet tunnel sans réflexion ("reflectionless tunneling"). La comparaison quantitative de nos mesures avec les théories pertinentes nous a conduits à étudier les effets de chauffage dans les structures longues Supraconducteur-métal Normal-Supraconducteur (SNS). Dans un deuxième temps, nous avons fabriqué en salle blanche, puis mesuré à basse température des structures verticales aluminium-cuivre-alumine-cuivre (SNIN) dans le régime diffusif. Cette fois-ci, la barrière tunnel est décalée dans le métal normal, ce qui confine les électrons près de l'interface supraconductrice et augmente l'effet de proximité. Nous avons pu observer un comportement proche de la réentrance à faible énergie. En variant l'épaisseur du métal normal présent entre l'interface supraconductrice et la barrière tunnel, nous avons constaté la transition entre un excès de conductance et l'ouverture d'un gap dans le métal normal, jusqu'à un comportement tunnel caractéristique des jonctions SIN. Ces deux études montrent qu'une barrière tunnel permet non seulement la spectroscopie des densités d'états, mais également de mettre en évidence le transport cohérent dans les structures mésoscopiques.

Nous avons étudié les propriétés de transport des ondes de densité de charge dans le composé quasi-unidimensionnel NbSe3, à l'échelle micronique et submicronique (jusqu'à 300nm). Nous avons mis au point un process de salle blanche pour la réalisation de microstructures à onde de densité de charge, connectées électriquement par des contacts ohmiques. Cela nous permit de réaliser des expériences sur l'effet d'une force perpendiculaire au mouvement d'une onde de densité de charge et d'observer que la réduction du champ seuil de dépiégeage mesuré précédemment par un autre groupe était liée à des inhomogénéités d'injection de courant et non à une augmentation de l'effet de taille géométrique et de la gravure sur les propriétés des échantillons comme le champ seuil ou la température de transition. De plus, nous avons effectué des mesures couplées transport/rayons X à haute résolution à l'ESRF (European Synchrotron Radiation Facility). Nous avons observé un accroissement de la cohérence spatiale du condensat quand la cohérence temporelle augmente et nous avons étudié différents mécanismes d'interaction entre deux ondes de densité de charge.