Conventional superconductor could be explained by BCS theory (for Tc<35K), but the BCS theory is not valid for all superconductors with theincrease of critical temperature (Tc) in the continuous discovery of new superconductors. Later on, other theories, such as d-wave, line nodes, the point nodes, the s +g wave, the two gap model, have been proposed. After successfully applying the two-gap model on MgB2, we try to measure the magnetic field dependence of low-temperature specific heat on 2H-NbSe2. Subsequently, analysis is focused on checking whether the two-gap model could also be applied to NbSe2 . Based on this model, the corresponding two gap values are obtained. The nonlinear field dependence of electronic specific heat coefficient is also observed. Moreover, the positive curvature in Hc2(T) is similar to that in the other two-gap superconductor MgB2. Thus, the two-gap model appears to describe the superconducting gap function of 2H-NbSe2 better than s-wave and line nodes models.

Les matériaux à Onde de Densité de Charge (ODC) ont été très étudiés durant les années 80 pour leurs propriétés de transport remarquables. Pourtant il reste plusieurs questions sans réponse. L’utilisation de nouvelles techniques expérimentales permet de répondre à certaines de ces questions. Après avoir présenté les principes de base de la Diffraction Cohérente des Rayons X (DCRX), nous montrons, en prenant comme exemple l’étude des boucles de dislocation dans le silicium, comment cette technique expérimentale permet de sonder les défauts de phase présents dans les cristaux.Nous poursuivons par des expériences sur les composés NbSe3 et K0.3MoO3 qui se trouvent être des systèmes canoniques pour l’étude des ODC. Nous montrons notamment grâce à la DCRX l’influence des défauts dans le glissement d’une ODC dans le composé NbSe3.Pour finir nous présentons des expériences sur la coexistence entre les ODC et onde de densité de spin dans le Chrome ainsi que la coexistence des ODC et de la supraconductivité dans le composé NbSe2. Ces expériences préliminaires laissent à penser que la supraconductivité augmente la cohérence de l’ODC et que la transition de spin flip, présente dans le Chrome, a des effets sur l’ODC. / Charge Density Wave (CDW) compounds have been extensively studied during the 80s for their remarkable transport properties. Yet, there are still many unanswered questions. The use of new experimental techniques can address some of these issues.After presenting the basic principles of Coherent X-ray diffraction (CXRD), we show, using as an example the study of dislocation loops in silicon, how this experimental technique allows probing phase faults present in crystals.We continue with studies on CDW in the canonical compounds NbSe3 and K0.3MoO3. We study with DCRX the influence of defects in the sliding of a CDW in the compound NbSe3.Finally we present experiments on coexistence between CDW and spin density wave in Chromium and the coexistence of CDW and superconductivity in the compound NbSe2. These preliminary experiments suggest that superconductivity increases the coherence of CDW and that the spin-flip transition, present in Chromium, has effects on CDW.

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The fast progress in the exploration of 2D materials such as graphene became possible due to development of fabrication techniques that allowed these materials to be protected from e.g. undesirable doping and gave rise to new functionalities realized within van der Waals heterostructures. Attracted by van der Waals interaction the constituent layers of such heterostructures preserve their exceptional electronic quality and for example in graphene allow for high electron mobility to be achieved. However, the studies of atomically thin layers such as NbSe2 that exhibit metallic behavior have been impeded by their reactivity and hence oxidation during exposure to ambient or oxidizing agents such as solvents. In this thesis, the existing heterostructure assembly technique was improved by the introduction of exfoliation and re-stacking by a fully motorized system placed in an inert atmosphere. This approach allowed us to overcome the problem of environmental degradation and create Hall bars and planar tunnel junctions from atomically thin superconducting NbSe2. Furthermore, this versatile approach allowed us to study the thickness dependence of the normal and superconducting state transport properties of NbSe2, uncovering the reduction of the superconducting energy gap and transition temperature in the thinnest samples. On the other hand, 2D materials being just 1-3 atoms thick represent an ultimate example of a membrane - thin but laterally extended object. Consisting of such atomically thin membranes the van der Waals heterostructures can be used for purposes other than the studies of electronic transport. In this work, ubiquitous bubbles occurring during van der Waals heterostructure assembly are employed as a tool to explore 2D materials' mechanical properties and mutual adhesion. This allowed us to measure Young's modulus of graphene and other 2D materials under 1-2% strain and deduce the internal pressure that can reach up to 1 GPa in sub-nanometer size bubbles.

Les matériaux à Onde de Densité de Charge (ODC) ont été très étudiés durant les années 80 pour leurs propriétés de transport remarquables. Pourtant il reste plusieurs questions sans réponse. L'utilisation de nouvelles techniques expérimentales permet de répondre à certaines de ces questions. Après avoir présenté les principes de base de la Diffraction Cohérente des Rayons X (DCRX), nous montrons, en prenant comme exemple l'étude des boucles de dislocation dans le silicium, comment cette technique expérimentale permet de sonder les défauts de phase présents dans les cristaux.Nous poursuivons par des expériences sur les composés NbSe3 et K0.3MoO3 qui se trouvent être des systèmes canoniques pour l'étude des ODC. Nous montrons notamment grâce à la DCRX l'influence des défauts dans le glissement d'une ODC dans le composé NbSe3.Pour finir nous présentons des expériences sur la coexistence entre les ODC et onde de densité de spin dans le Chrome ainsi que la coexistence des ODC et de la supraconductivité dans le composé NbSe2. Ces expériences préliminaires laissent à penser que la supraconductivité augmente la cohérence de l'ODC et que la transition de spin flip, présente dans le Chrome, a des effets sur l'ODC.

L'un des buts de la physique de la matière condensée est à l'heure actuelle de fournir de nouveaux systèmes topologiques en particulier dans le domaine de la supraconductivité. L'une des manières envisagée pour générer des supraconducteurs topologiques est d'utiliser une interaction magnétique locale sous la forme de chaînes d'impuretés magnétiques, de vortex ou de clusters d'impuretés magnétiques ordonnées. Dans cette thèse nous avons étudié un ensemble d'effets en partant de l'étude d'impuretés individuelles en allant jusqu'aux clusters organisés en interaction avec un supraconducteur bidimensionnel. En utilisant la microscopie et la spectroscopie tunnel nous avons étudié des monocrystaux de 2H-NbSe$_{2}$ ainsi que les monocouches de Pb/Si(111). En raison du caractère électronique bi-dimensionnel de ces deux systèmes nous avons pu montrer que l'étendue spatiale des états liés induits par des impuretés magnétiques était considérablement augmentée en comparaison avec les supraconducteurs tridimensionnels. En combinant ces atomes magnétiques par auto-assemblage nous sommes parvenus à réaliser des clusters ferromagnétiques qui génèrent une supraconductivité topologique dans la monocouche de Pb. Nous présentons en particulier ici la mesure d'états de bords topologiques à l'interface entre Pb/Si(111) et Pb/Co/Si(111). Nous présentons également la mesure d'états liés à zéro énergie au centre de clusters magnétiques signant la présence de fermions de Majorana dans ces systèmes. / One of the present days goals of condensed matter physics is to create new systems with topological properties, especially in the field of superconductivity. One of the ways envisioned to create topological superconductors is to locally induce a magnetic interaction in the form of chains of magnetic impurities, vortices or magnetic clusters of ordered magnetic impurities. In this thesis we studied a set of effects from individual impurities to organized clusters interacting with two-dimensional superconductors. Using scanning tunneling microscopy and spectroscopy we considered two systems, monocrystals of 2H-NbSe$_{2}$ and monolayers of Pb/Si(111). Thanks to the two-dimensional electronic behavior of these two systems we show how the spatial extent of the bound states induced by magnetic impurities is considerably enhanced compared to the case of a three-dimensional superconductor. By combining these magnetic atoms using a self-assembly method we were able to create ferromagnetic clusters that lead to a topological superconductivity in Pb monolayers. In particular we present here measurement of topological edge states at the interface Pb/Si(111) and Pb/Co/Si(111). We also present the measurement of zero bias peaks in the center of larger magnetic clusters that sign the presence of Majorana fermions in these systems. Our results show that an adequate patterning of surfaces could realize topological patches and call for a pursuit of the efforts in the subject in order to be able to control Majorana fermions that could eventually lead to breakthrough in quantum computation.