Au cours de cette thèse, nous avons mis au point une technique de fabrication de nano-jonctions Josephson présentant à la fois un intérêt technologique et fondamental. Les jonctions sont fabriquées à partir<br />d'un simple film mince d'YBa2Cu3O6+ en combinant des procédés standards de microfabrication et des étapes d'irradiation ionique. D'un point de vue fondamental, nous avons montré que l'effet de proximité joue un rôle important dans le couplage Josephson. Les résultats sont interprétés dans le cadre d'une approche de type quasiclassique basée sur les équations d'Usadel. Du point de vue des applications, ces jonctions offrent une nouvelle technologie efficace pour les dispositifs à base de jonctions Josephson, pouvant fonctionner à la température de l'azote liquide. Sur la base de cette technique, nous avons développé la fabrication de SQUIDs dc ayant de très bonnes performances.<br />La seconde partie de cette thèse a eté consacrée à l'étude des fluctuations de paires dans le régime de pseudogap des cuprates sous-dopés par une expérience de type Josephson. Si l'on couple un supraconducteur optimalement dopé avec un supraconducteur sous-dopé au travers d'une barrière isolante, la présence de fluctuations de paires dans le régime du pseudogap peut être révélée en mesurant la caractéristique courant-tension pour des températures comprises entre les deux Tc. Pour réaliser cette expérience, nous avons développé une nouvelle technique de fabrication de jonctions à géométrie mesa (YBaCuO sousdopé/PrBaCuO/ YBaCuO optimalement dopé) de taille micronique. Un comportement Josephson a été observé à basse température lorsque les deux électrodes sont dans l'état supraconducteur. Dans le régime intermédiaire, lorsque le composé optimalement dopé est dans l'état supraconducteur et le composé sousdopé dans l'état de pseudogap, nous observons une signature des fluctuations de paires dans un régime de température d'une dizaine de Kelvin au-dessus de la Tc du composé sous-dopé ce qui est bien inférieur à la température d'apparition du pseudogap (250K). Ces résultats sont donc en faveur d'un scénario classique où les fluctuations de paires n'existent qu'au voisinage de la transition.

Dans cette thèse, la coexistence de plusieurs paramètres d'ordre dans le même système électronique est étudiée. Les structures magnétiques, appelées multi-k, où plusieurs vecteurs de propagation, k, existent dans le même volume, sont considérés comme des systèmes modèles. L'effet de cette structure sur la réponse élastique et inélastique est étudié. <br /><br />Dans certains composés d'uranium, type NaCl, avec des structures 3-k, des pics de Bragg apparaissent à des positions imprévus dans l'espace réciproque. Ces pics sont identifiés avec des corrélations quantiques entre les trois paramètres de l'ordre magnétique. La structure 3-k joue également sur les dynamiques. Les fluctuations dans les ondes de spin dans le composé UO2 peuvent être expliquées seulement si la structure est 3-k, et les paramètres d'ordre sont correlés.<br /><br />Dans le supraconducteur antiferromagnétique UPd2Al3, l'ordre magnétique et l'état supraconducteur sont crée par les mêmes fermions lourds. L'effet d'un champ magnétique externe sur les états normal et supraconducteur est étudié. Dans l'état normal, le matériau agit comme un liquide de Fermi. La réponse inélastique, vue par les neutrons, est renormalisée en entrant l'état supraconducteur. Une étude de la region de basse energie confirme que le gap d'energie supraconducteur possède la symétrie du reseau antiferromagnétique.

La première partie, introductive, passe en revue la description habituelle des transitions de phase induites par la prolifération de défauts topologiques en dimension deux. En particulier les techniques de gaz de Coulomb sont introduites dans l'étude de la transition de KosterlitzThouless et de la transition continue de fusion bidimensionnelle. La seconde partie aborde le problème de l'interaction de ces défauts avec un désordre, soit dans la structure du système élastique (superfluide, cristal bidimensionnel), soit provenant d'un substrat. La situation d'un réseau de lignes de flux (vortex) dans un supraconducteur, réparties sous forme de plans parallèles les uns aux autres, est étudiée en présence de désordre de substrat. Des techniques de renormalisation et une méthode variationnelle avec répliques permettent de mettre en évidence l'apparition d'une nouvelle transition induite par le désordre, entre une phase quasi-ordonnée (verre de Bragg) et une phase amorphe dans laquelle des dislocations planaires sont générées. L'effet d'un désordre de substrat sur les dislocations bidimensionnelles est ensuite étudié par le groupe de renormalisation. Les dislocations sont induites par ce désordre à basse température et la transition de fusion est dans ce cas remplacée par un cross-over dont les implications expérimentales sont discutées. Finalement l'étude du gel par le désordre de ces dislocations à basse température nécessite l'élaboration d'une nouvelle méthode de renormalisation fonctionnelle en dimension deux. Celle-ci permet, en décrivant le comportement d'échelle de la densité de sites favorables à la création d'un défaut, de définir et caractériser une nouvelle transition à température nulle.

Nous présentons dans cette thèse un travail portant sur l'étude de l'ancrage, de la structure et de la dynamique du réseau de vortex dans des supraconducteurs de type II (Nb-Ta, Pb-In, YBCO). Notre contribution porte d'abord sur l'étude des mécanismes d'ancrage et de désancrage du réseau de vortex dans des cristaux non maclés d'YBCO par des mesures de transport continu, de suceptibilité alternative et d'aimantation. Nous mettons en évidence le rôle prédominant de la surface dans la phase "solide" qui se répercute dans la valeur du courant critique mesurée, et la conservation de la cohérence des vortex dans la phase "liquide". Des mesures d'écho de spin et de Diffraction de Neutrons aux Petits Angles (DNPA) ont été réalisées sur le réseau de vortex dans des échantillons de Nb-Ta et Pb-In. La vitesse du réseau de vortex, ainsi que sa distribution ont été mesurées et analysées. Une mise en ordre dynamique du réseau de vortex a été observée dans Pb-In par les mesures de DNPA. La perfection du réseau de vortex et l'effet du courant de transport sont analysés grâce à l'étude des pics de Bragg. L'étude de la courbure des vortex révèle que leur ancrage est également localisé en surface dans ces échantillons. Enfin, la déformation du réseau de vortex dans YBCO maclé est étudiée par des mesures de DNPA en statique.

Dans ce travail de thèse, on s'est intéressé aux changement des propriétés électroniques en fonction du dopage de couches minces épitaxiées des composés supraconducteurs Bi2Sr2Can-1CunOy : phase Bi2Sr2CaCu2Oy (Tcmax=80 K) et Bi2Sr1.6La0.4CuOy (Tcmax=30 K) respectivement avec un et deux plans CuO2. Le changement des propriétés électroniques le plus étonnant se passe dans la région sous-dopée du diagramme de phase où un pseudogap s'ouvre à l'état normal dans le spectre des excitations électroniques. La mesure de la résistivité R(T), de l'effet Hall RH(T) et de la magnétorésistance MR(T,H) sur ces deux phases ayant le même réservoir de charges ont permis une étude directe de l'effet de pseudogap en fonction du nombre de plans CuO2 et de la température critique. Cet effet se manifeste par une déviation de R(T) par rapport à la loi linéaire se produisant au-dessous d'une température caractéristique T* et il est observé dans les deux phases. Toutes les courbes peuvent être superposées en fonction de T/T* sur une courbe unique, différente pour chaque phase, ce qui reflète une différence d'amplitude de l'effet de pseudogap dans R(T) d'un facteur 2, relié au nombre différent de plan CuO2. Par contre la température d'ouverture du pseudogap T* a le même ordre de grandeur dans les deux phases. Sa disparition rapide au voisinage de l'état optimal semble exclure une relation entre T* et Tc. De plus, l'existence d'un point critique au voisinage de l'état optimal est discutée ainsi que la corrélation possible entre les propriétés supraconductrices et les propriétés de l'état normal.

Dans cette thèse, deux composés à fermions lourds ont été étudiés sous pression. L'état fondamental en dessous de T0 = 17.5 K dans URu2Si2 est appelé "ordre caché (HO), parce que le paramètre d'ordre n'a pas encore été trouvé. A 1.5 K, le système devient en plus supraconducteur. Sous pression, le système devient antiferromagnetique (AF) au dessus d'une pression critique. Des mesures Shubnikov-de Haas sous pression montre, que la surface de Fermi ne change pas entre les deux phases. Dans la phase AF, le dédoublement de la maille implique une reconstruction de la surface de Fermi. Vu que celle-ci ne change pas sous pression, ce dédoublement doit avoir lieu déjà dans l'HO. Nos mesures de la dépendance angulaire des fréquences d'oscillation supportent des nouveau calcules de bande dans le cas d'électrons plutôt itinérant. Comme deuxième partie de ma thèse, j'ai étudié le diagramme de phase sous pression du supraconducteur (SC) ferromagnétique (FM) UCoGe (TC = 2.8 K,Tsc = 0.6 K). Les mesures de résistivité, ac calorimétrie et ac susceptibilité montrent que la phase FM est supprimé a environs 1 GPa mais la phase SC existe jusque dans la phase paramagnétique induite par la pression. Ce diagramme de phase est unique dans la classe des supraconducteurs ferromagnétiques.

Dans les supraconducteurs à haute température critique présentant un ancrage fort des vortex, le changement des propriétés de cisaillement de vortex est un mécanisme plausible pour la disparition de la résistance électrique linéaire à la transition du liquide de vortex vers le solide de vortex. Une signature certaine d'une éventuelle transition de phase liée au piégeage des lignes de flux est l'observation d'une divergence de la viscosité de cisaillement du liquide de vortex, en refroidissant. Afin de mesurer directement cette grandeur, une géométrie confinée composée de canaux séparés par des parois à ancrage fort est façonnée par irradiation avec des ions lourds dans des monocristaux de $Bi_{2}Sr_{2}CaCu_{2}O_{8}$, préalablement triés pour éviter la présence de défauts macroscopiques. La fabrication réussie de ces couloirs, d'une largeur de 20 $\mu$m, a été mis en évidence par imagerie magnéto-optique. L'écoulement des lignes de flux dans les couloirs a été mesuré à travers des mesures de transport électrique effectuées sous champ magnétique de très faible champ, de l'ordre de la centaine de Gauss. Les données de résistance peuvent être décrites également bien par la théorie de Nelson et Halperin pour la densité de défauts topologiques dans un liquide bidimensionnel de vortex, comme par des lois de puissance, dérivées dans le cadre d'un modèle du verre de vortex. Les données suggèrent que le liquide de vortex se comporte comme un liquide de lignes droites (rectilignes), dont les défauts topologiques traversent le supraconducteur d'une surface à l'autre. D'autre part, l'analogie avec des expériences récentes en matière molle établissant la similitude entre le "jamming" dans l'écoulement de particules dans un canal étroit et la transition vitreuse.

Les courants de court-circuit n'ont cessé de croître sur les réseaux de distribution électrique pour répondre à l'augmentation de la consommation et pour pènnettre de fournir une meilleure qualité de service grâce à la plus grande interconnexion du réseau. Les limiteurs de courant supraconducteurs apportent une solution sans aucun équivalent classique pour réduire, avant l'ouverture des protections, ces courants de défauts. La découverte des supraconducteurs à haute température critique en 1986 a pennis de réduire leur coût d'utilisation dans des applications industrielles. Dans cette optique, nous avons étudié la transition des supraconducteurs à base de Bismuth ou d'yttrium pour l'appliquer à la réalisation du prototype de limiteur de courant résistif"Aster" : 100 A - 1 kV. Un limiteur de courant peut être dans trois états différents, en fonction du courant qui le traverse: état passant, état de limitation ou état de récupération. En régime nominal ou état passant, les pertes proviennent soit des pertes en courant alternatif tant que le courant est inférieur au courant critique, soit de la résistance due au début de la transition du supraconducteur. La résistance développée lors de la transition du supraconducteur pennet de limiter les courants de court-circuit. Cette transition se pass~ en deux étapes pour les matériaux frittés: elle est d'abord initiée au niveau des joints de grains, puis, lorsque le matériau a atteint sa température critique, il transite en masse. Une fois le courant limité, le limiteur est isolé du réseau pour pennettre au matériau de retrouver son état supraconducteur. Enfin nous avons réalisé et testé un appareil "limiteur de courant" autonome et répétitif. Les tests sous 500 V puis 1 kV nous ont pennis de valider le principe et le fonctionnement de l'ensemble.

L'ensemble du travail présenté dans cette thèse est très expérimental. Différentes expériences ont été réalisées et de nombreux systèmes de chaufferette testés.Dans le cas des supraconducteurs à basse température critique, nous avons recherché une technologie de chaufferette qui soit facile à mettre en oeuvre, qui puisse être étalonnée et puisse fournir des énergies minimales de transition reproductibles. Nous avons suggéré une manière de mener le calibrage de l'énergie absorbée par le brin àtravers une étude de faisabilité. Nous avons égalementmené des études de répétabilité de l'expérience.Toutefois, nous n'avons pas pu tester dans le temps qui nous était imparti d'autres échantillons.

Dans le contexte d'un contrat de la Délégation Générale pour l'Armement (DGA) avec la société Nexans, le CRTBT-CNRS a développé une bobine supraconductrice de stockage d'énergie, ou SMES Superconducting Magnetic Energy Storage), avec des rubans PIT Bi-2212 pour un fonctionnement à 20 K. L'utilisation d'un bobinage supraconducteur permet de stocker l'énergie électrique sous forme magnétique sans conversion d'énergie, ceci pendant des temps très longs. Le bobinage stocke 800!kJ à décharger en 1 s pour atteindre une puissance de 500 kW sur la charge, ce qui génère une tension maximale de 5 kV. La cryogénie est réalisée avec des pièces en cuivre qui relient les cryoréfrigérateurs et le bobinage, avec différence de température de 2 K au maximum. L'interface HT (Haute Tension) entre les drains et le bobinage a une tenue diélectrique de 5 kV et permet de refroidir efficacement les amenées de courant et les 26 galettes, soit 40 km de ruban. L'énergie dissipée dans le cuivre et le bobinage pendant la décharge représente 1 l'énergie stockée. Des mesures thermiques à 20 K ont été réalisées sur des échantillons pour mesurer l'interface!HT par exemple, puis sur un bobinage de dimensions réduites pour valider les solutions retenues. Le procédé de coétamage des rubans supraconducteurs développés par Nexans permet d'adapter la géométrie du conducteur à sa situation dans le bobinage. Les essais des dix premières galettes bobinées a validé la cryogénie développée. L'étude d'extrapolation pour un SMES de 20 MJ présente une géométrie torique adaptée à un refroidissement par thermosiphon avec un câble bi-étagé Rutherford / 6+1 en fils ronds de Bi-2212.