Le refroidissement électronique de jonctions tunnel Supraconducteur - Isolant - métal Normal (S-I-N) a lieu grâce la bande d'énergie interdite du supraconducteur, qui agit tel un filtre laissant passer les électrons les plus énergétiques par effet tunnel. Cependant, l'efficacité de tels refrigérateurs électroniques est habituellement plus faible que les prédictions théoriques. Après l'introduction des équations basiques décrivant le refroidissement électronique dans une jonction tunnel, nous présentons les différentes limitations fondamentales, parmi elles les couplages thermiques entre bains thermiques d'électrons ou de phonons et la relaxation des quasi-particules. Afin d'avoir une meilleure compréhension des différents couplages thermiques en jeu, nous avons mis au point une expérience permettant de mesurer indépendamment la température des électrons et des phonons. Un réfrigérateur hors équilibre est ainsi étudié dans les régimes de refroidissement et de chauffage. Les résultats sont interprétés en utilisant un modèle thermique qui tient compte des transferts de chaleur entre électrons, phonons et photons. En particuliers, le canal photonique de chaleur lié au bruit thermique dans les résistances du circuit apporte une contribution de chaleur supplémentaire dépendant de la transmission du circuit de couplage. Enfin nous nous sommes intéressées à l'amélioration du refroidissement électronique sous champ magnétique, facilitant la relaxation des quasi-particules dans le supraconducteur. Enfin nous avons développer un procédé de fabrication permettant d'obtenir de large jonctions S-I-N-I-S avec un ilôt métallique suspendu totalement découplé du substrat. / Electronic cooling in Superconductor - Insulator - Normal metal (S-I-N) junction is based on the energy selectivity of electron tunneling induced by the superconductor energy gap. Nevertheless, the efficiency of coolers based on such junctions is usually significantly less than theoretically expected. After introducing the principle of superconducting micro-coolers, we present the fundamental limitations to electronic cooling. We focus on the different thermal couplings between electron and phonon thermal baths and the relaxation of hot quasi-particles deposited in the superconductor. We have designed an experiment to monitor independently electron and phonon temperatures. An electronic cooler was studied under out-of-equilibrium conditions, in both the cooling and the heating regimes. The results are interpreted using a thermal model, which takes into account the heat transfers between the electron, phonon and photon baths. In particular, the photonic heat flow related to the thermal noise arising in the circuit resistors can bring an additional heat contribution, depending on the transmission of the biasing circuit. Moreover, we investigate the enhancement of quasi-particles relaxation under magnetic field, leading to an enhanced quasi-particle relaxation. Finally we develop a process enabling to fabricate a S-I-N-I-S cooler with large junctions and a suspended Normal metal island decoupled from the substrate.

Cette thèse expérimentale explore les propriétés supraconductrices du silicium très fortement dopé, en particulier au bore, ainsi que les propriétés physiques anormale observées à plus hautes températures. La supraconductivité de Si:B est obtenue sous 1K, pour des dopages en bore supérieurs à la limite de solubilité du bore dans le silicium. Le Si:B est métallique à ces taux de dopage. Dans une première partie, nous exposons les différentes techniques expérimentales exploitées au cours de cette thèse. Nous expliquons les différentes techniques de dopage hors équilibre identifiées pour doper du silicium au-delà de la limite de solubilité, puis les techniques de caractérisation pour contrôler la qualité des couches dopées obtenues, ainsi que les méthodes de mesures aux très basses températures. Dans une deuxième partie, nous exposons les résultats obtenus sur la supraconductivité de Si:B en faisant varier dans un premier temps le taux de dopage en bore, puis en renouvelant l'étude à différentes épaisseurs de couche dopée. Nous montrons notamment que l'évolution de la Tc avec le couplage électron-phonon $lambda$ ne suit pas une loi de McMillan classique, mais plutôt une loi de puissance comme celle observée dans le cas du diamant supraconducteur. Nous montrons que ce résultat peut être expliqué dans le cadre d'un modèle d'un supraconducteur à deux couches de $lambda$ différents. En étudiant la dépendance en température et angulaire de Hc2, nous montrons que Si:B est un supraconducteur intrinsèquement de type I, mais qui devient de type II sous effet d'impuretés, et que la supraconductivité est à caractère bidimensionnel. Dans une troisième partie, nous présentons des comportements anormaux de certaines caractéristiques physiques mesurées dans certaines séries de Si:B, à partir de 50K et qui persistent jusqu'à au moins 400K. Nous présentons des mesures de magnétotransport, d'effet Hall et de mesures thermoélectriques qui présentent toutes des caractéristiques hautement non linéaires, et donc anormales pour un métal. L'origine de ces anomalies est toujours ouverte. Enfin, nous présentons quelques perspectives de travail, en particulier les premières mesures sur un échantillon avec une géométrie de type SQUID. / This experimental PhD thesis explore the superconductivity of heavily boron doped epilayers as well as some unusual properties observed at high temperatures. The superconductivity of Si:B is observed below 1K and triggered by boron content exceeding the solubility limit of boron into silicon. For such high boron contents, the silicon layers are metallic. In a first part, we develop the various experimental techniques used. We explain the principles of the out-of-equilibrium doping techniques required to doped beyond the solubility limit. We develop also on the characterisation techniques used to control the quality of the samples, as well as the low temperatures measurement techniques. In a second part, we show the results obtained on the superconductivity of Si:B, obtained forst by varying the boron content at a given layer thickness, and then as a function of the layer thickness. We show that the evolution of Tc with the electron-phonon coupling constant lambda doesn't follow the classical McMillan law, but rather a power of law as it was reported for superconducting diamond. We show that this result can be explained by a double layer model with dislocations resulting in two different lambda values for each sublayer. The study of the temperature and angular dependency of the Hc2 also show that Si:B is an intrinsic type I superconductor turned into type II with defect effects, and that the superconductivity is bidimensionnal. In a third part, we present the anomalous high temperature behaviour of some Si:B epilayers, starting from 50K and observed at least up to 400K. We present magnetotransport, Hall effect and thermoelectric measurements that all show a highly non linear behaviour, unusual for a metal. The origin of these anomalies is still an open question. We finally present some future perspectives, including the first measurements on a Si:B SQUID-like geometry.

Des conducteurs mono- et multi-filamentaires de MgB2 dans une gaine de Nb/Cu ont été élaborés par la technique PIT (powder in tube) avec des dopages de carbone et de TiC. Les résultats montrent qu'il y a une couche de diffusion non supraconductrice à l'interface entre le Nb et MgB2 pour les échantillons traités à haute température, couche qui empêche la pénétration du courant dans le conducteur. Les traitements thermiques doivent être inférieurs à 750°C. Les effets des dopages au carbone amorphe et au TiC ont été étudiés par XRD,MEB et aimantation. La substitution du bore par du carbone diminue légèrement la Tc mais augmente la piégeage des vortex, conduisant à un optimum du courant critique. Des multi-filaments de 6, 12 et 36 filaments sans dopage ont été élaborés par la technique PIT. Les propriétés mécaniques de ces conducteurs ont été renforcées en utilisant un filament central en Nb. L'assemblage MgB2/Nb/Cu est très adapté pour obtenir de grandes longueurs de conducteurs par la méthode PIT. / The mono-filamentary and multi-filamentary MgB2 wires sheathed with Nb/Cu composite tube were fabricated by in-situ powder-in-tube (PIT) technique with the carbon and TiC doping. The results show that there is a diffusion layer at the interfacial region between the Nb sheath and MgB2, which is non-superconducting phase for the sample heat-treated at high temperature, and this diffusion layer obstructs the current transmission at high heat-treatment temperatures and the best heat-treatment temperature for the MgB2 wires with Nb as the barrier layer should be lower than 750°C. Effects of amorphous carbon and TiC doped MgB2 wires were investigated by XRD, SEM and magnetization. The results show that substitution of B for C enhances the flux pinning but depresses Tc slightly. By controlling the processing parameters, an optimized Jc(H) performance is achieved under a partial amorphous C substitution. The Cu-clad 6-, 12-, and 36-filamentary MgB2 wires with Nb buffer layer also have been fabricated by the in-situ PIT method. To improve the strength of wires, the Nb-core was used as the central filament. The results show that the in-situ PIT technique can be used to produce the certain long length MgB2/Nb/Cu wires. The superconducting filaments of MgB2/Nb/Cu composite tubes have well workability suitable for the MgB2 wires long length and multi-filament.

Comprendre la supraconductivité des pnictures et séléniures de fer nécessite de bien connaître leurs propriétés électroniques et magnétiques. Dans ce cadre, j'ai aidé à réaliser et j'ai automatisé un dispositif cryogénique capable d'étudier ces propriétés, à basse température (jusqu'à ~1 K) et sous application d'un champ magnétique statique (jusqu'à 2 T) ou oscillant. Les techniques implémentées sont la spectroscopie de pointe et la microscopie à sonde de Hall, et le dispositif est conçu de sorte qu'il soit possible de basculer de l'une à l'autre sans manipuler l'échantillon.J'ai ensuite utilisé ce dispositif pour étudier par spectroscopie de pointe les gaps supraconducteurs du pnicture Ba(Fe,Ni)2As2, puis rechercher la signature du couplage de ses électrons de conduction à des modes bosoniques. Ce faisant, il a été observé dans la conductance différentielle de jonctions métal-supraconducteur un signal oscillant dont la période varie en température comme le gap supraconducteur de l'échantillon. Ce signal dépend de la résistance de contact de la jonction d'une façon qui prouve clairement qu'il est issu d'effets hors équilibre.J'ai modélisé ce signal en étudiant théoriquement la physique de jonctions métal-métal-supraconducteur, dont la seconde région métallique serait formée par transition locale du supraconducteur vers l'état normal. Le modèle que j'ai ainsi construit permet de prédire la conductance différentielle d'une telle jonction, moyennant une connaissance préalable de la loi L(V) reliant la taille de la seconde région métallique à la tension aux bornes de la jonction. J'ai ensuite proposé plusieurs modèles pour cette loi.Après comparaison avec l'expérience, il semble possible que la région métallique se forme par dépassement local de la densité de courant critique Jd du supraconducteur associée à la brisure de paires de Cooper, ou "courant de depairing". Mais il serait aussi vraisemblable que l'injection d'électrons perturbe localement la distribution électronique f(E) de l'échantillon, au point de déstabiliser l'état supraconducteur. Cette dernière interprétation suppose une forte dépendance en température du couplage électron-boson à basse énergie.Enfin, je présente en annexe les fonctionnalités de microscopie magnétique du dispositif réalisé, ainsi que les premiers résultats scientifiques qu'elles ont permis d'obtenir : la mise en évidence du rôle joué par le fluage quantique dans la relaxation des vortex piégés au sein de Fe(Se,Te). / Reaching a good understanding of the superconductivity of iron pnictides and selenides requires an accurate knowledge of their electronic and magnetic properties. To this end, I helped building and I automated a cryogenic device that is suitable for the study of these properties, at low temperatures (down to ~1 K) and under the application of a magnetic field, either static (up to 2 T) or oscillating. The device implements the experimental techniques of point contact spectroscopy and scanning hall probe microscopy, and it allows switching between them without requiring sample manipulations.I subsequently used this device to study the superconducting gaps of Ba(Fe,Ni)2As2 by point contact spectroscopy, before I began looking for signatures of the coupling of conduction electrons to bosonic modes. However, in this process, the differential conductance of metal-superconductor junctions turned out to exhibit oscillating features, whose period evolves in temperature like the superconducting gap of the sample. This signal also depends on a junction's contact resistance in such a manner that it appears unmistakably out-of-equilibrium in nature.I derived a model of this signal by undertaking a theoretical study of metal-metal-superconductor junctions. In these junctions, the second metallic region would emerge from a local transition of the superconductor to the normal state. The resulting model is able to predict the differential conductance of such a junction, given prior knowledge of the L(V) law linking the size of the second metallic region to the voltage being applied across the junction. I subsequently derived several models for this law.Comparing these models to experimental data, it appears that the observed phenomenology could emerge from a local increase of current density above the "depairing current" Jd associated to Cooper pair breaking in the superconductor. Alternatively, electron injection could also locally alter the electron energy distribution f(E) of the sample to the point of destabilizing the superconducting state. This last explanation requires a strong temperature dependence of the electron-boson coupling at low energies.Finally, in an appendix, I describe the magnetic microscopy capabilities of the experimental device. Those capabilities enabled us to understand the role played by quantum creep in the relaxation of trapped vortices within Fe(Se,Te).

Cette thèse se décompose en deux parties. Dans la première, nous nous intéressons au premier champ critique, Hc1, du titanate de strontium, que nous mesurons à l’aide d’un réseau de microsondes de Hall taille dans un gaz bidimensionnel. La valeur du premier champ critique nous permet alors d’évaluer la densité superfluide à six différents dopages couvrant l’ensemble du dôme supraconducteur. À bas dopage, nous trouvons que celle-ci correspond à la densité de porteurs dans l’état normal tandis qu’au-delà du dopage optimal, celle-ci chute drastiquement. En plaçant nos résultats dans le contexte de la loi de Homes, nous voyons que cette chute s’explique par l’entrée dans la limite sale. Un lissage multibande de Hc1(T), dans ce contexte semble également indiquer que la supraconductivité émerge de la bande la plus basse et est seulement induite dans les deux autres bandes. Dans la seconde partie, nous regardons l’évolution de la densité de porteurs, n, du cuprate Nd-LSCO. Nous mesurons ainsi six échantillons de dopages proches du point critique pseudogap, p*, via trois sondes de transport : effet Hall, résistivité et effet Seebeck. Nous trouvons que n chute de 1+p a p a l’entrée dans la phase pseudogap. En comparant les différentes sondes, nous montrons que cette chute est due à une reconstruction de la surface de fermi et qu’il existe sûrement des poches d’électrons et de trous juste en dessous de p*. Ceci est en accord, entre autres, avec un scénario antiferromagnétique. Finalement, nous trouvons que la mobilité est inchangée à l’entrée dans la phase pseudogap et que les mesures de transports semblent insensibles à la divergence de la masse effective vue par chaleur spécifique.

Le travail de cette thèse porte sur l'étude des pertes AC dans les supraconducteurs pour des applications tels que les câbles ou les aimants. Les modélisations numériques rapportées sont de type éléments-finis et méthode intégrale. Toutes ces méthodes visent à résoudre à calculer les distributions de densité de courant et de champ magnétique en prenant en compte différents loi de comportement pour le supraconducteur. Deux conducteurs sont introduits dans ce mémoire. Tout d'abord, les supraconducteurs à haute température critiques sont étudiées avec l'introduction d'une nouvelle forme de conducteur (fils cylindriques) et sont envisagés pour des câbles fort courant de 3~kA. Dans un second temps, des simulations numériques 3-D sont réalisés sur un conducteur MgB2. Le chapitre suivant traite des contraintes de calculs des pertes dans le but de dimensionner l'ensemble des pertes d'un câble complet. Enfin, les modèles numériques développés précédemment sont utilisé sur un exemple concret : le démonstrateur 10~kA fait à l'aide du conducteur MgB2 dans le projet BEST-PATHS / The work reported in this PhD deals with AC losses in superconducting material for large scale applications such as cables or magnets. Numerical models involving FEM and integral methods have been developed to solve the time transient electromagnetic distributions of field and current density with the peculiarity of the superconducting constitutive E-J equation. Two main conductors have been investigated for two ranges of superconducting cables. First, REBCO superconductors working at 77 K are studied and a new architecture of conductor (round wires) for 3~kA cables. Secondly, for very high current cables, 3-D simulations on MgB2 wires are approach and solved using FEM modeling. The following chapter introduced new development used for the calculation of AC losses in DC cables. The thesis ends with the use of the developed numerical model on a practical example in the BEST-PATHS project: a 10 kA MgB2 demonstrator.

Cette thèse est consacrée à l'étude des propriétés de transport statique et dynamique du gaz d'électrons bidimensionnel supraconducteur à l'interface LaAlO3/SrTiO3. Dans un premier temps, nous étudions l'effet du désordre microscopique induit par le dopage en Chrome, sur la supraconductivité et le couplage spin-orbite en fonction de la densité de porteur modulée par effet de champ. Dans une géométrie de grille locale au-dessus du gaz, nous montrons le contrôle électrostatique de la transition supraconducteur-isolant. De même, nous analysons l'ajustement du couplage spin-orbite contrôlé par effet de champ. A l'aide de méthodes de nanofabrication par lithographie électronique, nous démontrons la première réalisation d'un point critique quantique dans LaAlO3/SrTiO3. En changeant le confinement latéral et le niveau de Fermi par effet de champ, nous sommes capables de régler le nombre de canaux conducteurs dans l'état normal et de mesurer la quantification de la conductance. Enfin, nous présentons des mesures radio-fréquence qui donnent accès aux propriétés dynamiques du gaz supraconducteur. L'évolution de la conductivité en fonction de la densité de porteurs et de la température est comparée avec la théorie standard BCS/Mattis-Bardeen d'une part, et avec la théorie BKT d'autre part. / This thesis is devoted to the study of static and dynamical transport properties of the superconducting two-dimensional electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 interface. Under strong 2D confinement, the degeneracy of the t$_{2g}$ bands of SrTiO$_3$ is lifted at the interface, generating a rich and complex band structure. Starting from a free electron model, we derive numerically a self-consistent calculation of the potential well and the band structure (chapter 1). These simulations highlight the presence of two types of bands d$_{xy}$ and d$_{xz/yz}$ with very different transport properties. We investigate first the effect of microscopic disorder introduced by Cr doping, on superconductivity and spin-orbit coupling over a wide range of back-gate doping (chapter 3). We also describe the first implementation of a field-effect device where the superconductor-insulator transition could be continuously tuned with a top-gate. The presence of a strong spin-orbit coupling that could be controlled with the top-gate voltage is also demonstrated by analyzing the magneto-transport measurements. The gate dependence of the spin-splitting energy, of the order of a few meV, is found to be consistent with Rashba spin-orbit coupling. Going one step further in nanofabrication, we report on the first realization of a quantum point contact in LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ using split gates (chapter 6). To go further in the understanding of the LaAlO$_3$/SrTiO$_3$ interface, we present high frequency measurements of the conductivity $\sigma$ (chapter 5). This measurement gives us access to the superfluid stiffness and to the gap energy via the BCS theory. We show that the competition between these two energy scales controls the superconducting Tc in the phase diagram.

Cette thèse porte sur la fabrication et la caractérisation d'un mélangeur hétérodyne, à partir d'YBa2Cu3O7, un matériau supraconducteur à haute température critique. Nous avons évalué son potentiel pour la détection d'ondes térahertz. La physique complexe des jonctions irradiées a été correctement décrite en modifiant légèrement les équations quasi-classiques d'Usadel, originellement développées pour les supraconducteurs inhomogènes à basse température critique. Les mesures de transport électronique ont montré que nos dispositifs respectent le modèle de la jonction résistivement shuntée. Nous avons expliqué leur fonctionnement à haute fréquence au moyen du modèle à trois ports, et démontré la détection d'ondes jusqu'à 400 GHz. Nous avons identifié l'efficacité de conversion du mélange hétérodyne comme le produit de trois termes : deux rendent compte des adaptations d'impédances en entrée et sortie du mélangeur, le troisième caractérise la conversion à basse fréquence des signaux térahertz. La puissance de l'oscillateur local nécessaire, l'étendue dynamique du mélangeur ainsi que son efficacité de conversion ont été mesurées, s'accordant bien avec les simulations numériques. Le recours à un réseau de jonctions Josephson synchronisées est incontournable pour parvenir à créer un oscillateur local puissant et spectralement fin à partir de l'oscillation propre des jonctions. Nous avons identifié le verrouillage par une boucle externe comme l'unique mécanisme efficace de synchronisation et simulé son effet. Enfin nous avons mesuré la première signature d'une synchronisation dans un réseau à deux dimensions de jonctions irradiées. / In this thesis, we used a high-Tc superconducting material, YBa2Cu3O7, to make a heterodyne mixer. We aimed at evaluating its ability for terahertz detection. We also worked towards the fabrication of an on-chip local oscillator, designed with an array of Josephson junctions. The originality of this study stems from a unique way of engineering Josephson junctions, based on ion irradiation. We described the complex physics of ion irradiated Josephson junctions through a modified version of quasi-classical Usadel equations, which have originally been derived for non-homogenous low-Tc superconductivity. The d-c electronic transport measurements showed that our irradiated Josephson junctions are well described by the resistively shunted junction model. Furthermore, we explained the high-frequency mixing operations with the three-port model, and proved the heterodyne detection of signals up to 400 GHz. We identified the heterodyne conversion efficiency as a product of three terms: two depending on impedance mismatches and the third one characterizing the intrinsic down-conversion ability of the Josephson junction. The dynamic range of the mixer, its conversion efficiency and its dependence on local oscillator power were measured and found to be in agreement with simulations. An array of synchronized junctions is necessary to create a powerful and spectrally pure local oscillator from Josephson oscillations. We identified the external locking as the only efficient mechanism to synchronize YBa2Cu3O7 irradiated junctions, showing its effect in simulated systems. We also reported a first evidence of synchronization in a two dimensional array of irradiated Josephson junctions.

Les supraconducteurs à haute température critique (HTS) sont des systèmes fortement corrélés. Dans ces matériaux, une petite modification du nombre de porteurs peut avoir de grandes conséquences sur leurs propriétés physiques. C'est le cas lorsqu'un matériau ferroélectrique est à proximité immédiate d'un HTS : de manière locale et rémanente, la polarisation ferroélectrique modifie par effet de champ électrostatique le nombre d'électrons dans le HTS, au voisinage de l'interface avec le ferroélectrique. Cet effet peut être exploité dans le but de définir des structures à géométrie variable : dans un premier cas, des jonctions qui consistent en deux électrodes supraconductrices, séparées par une zone où la supraconductivité a été affaiblie par effet de champ. Dans un second cas, des jonctions tunnel ferroélectriques - à nouveau avec des électrodes supraconductrices - où l'épaisseur de la barrière est modulable par effet de champ ferroélectrique. Les travaux menés au cours de cette thèse visent à développer les matériaux et les technologies de lithographie pour fabriquer de telles structures, et à caractériser les propriétés de transport de ces dernières. / In this experimental thesis, we fabricated ferroelectric field-effect devices based on high-Tc superconductors. We grew high-quality epitaxial heterostructures consisting of an ultra-thin (2 to 6 unit cells) film of YBCO and a thin ferroelectric film (BFO-Mn). We fabricated transport measurement microbridges and used a CT-AFM tip to polarise the BFO-Mn outwards or towards the BFO-Mn/YBCO interface. Due to the ferroelectric field-effect, the superconducting properties of the underlying YBCO film were consequently modified. We then used this effect locally in order to design weak links within the microbridges: two regions where the superconducting properties are enhanced are separated by a narrow region where they are depressed. We explored the conditions of existence of a Josephson coupling across this weak link. In parallel, we fabricated ferroelectric junctions. The barrier is an ultra-thin BFO-Mn film sandwiched between a high-Tc superconducting YBCO bottom electrode and a low-Tc superconducting top electrode. Both at room temperature and at low temperature, we characterised the transport properties across the barrier and the resistive switching resulting from the polarisation of the ferroelectric barrier.

Dans les supraconducteurs de type II, le champ magnétique pénètre le matériau sous forme de vortex, tourbillon de courants supraconducteurs circulant autour d'un c¿ur normal. Dans les travaux de cette thèse, nous montrons comment le confinement d'un système à une échelle comparable à la longueur de cohérence ? nanométrique modifie sensiblement ses propriétés supraconductrices.Cette étude est menée dans des nanostructures de plomb déposé in-situ sur un substrat de silicium (111), puis mesurées par spectroscopie à effet tunnel, sous UHV, à 300 mK et sous champ magnétique.En confinement extrême (taille latérale D<<10 ?), le système créé des vortex Géants, objets quantiques prédits théoriquement depuis 45 ans. En confinement plus faible (D~10 ?), les vortex peuvent être piégés, s'organisent ensuite en réseau triangulaire d'Abrikosov, puis s'interpénètrent avec le champ magnétique croissant.Les îlots de Pb cristallins supraconducteurs sont reliés entre eux par une monocouche de mouillage de Pb, ici désordonnée et non supraconductrice. Au voisinage des îlots, cette couche acquiert des caractéristiques spectroscopiques spécifiques qui reflètent la supraconductivité induite par proximité et les interactions entre électrons de type Altshuler-Aronov. L'évolution spatiale des spectres tunnel sont simulés en combinant les équations d'Usadel et la théorie du blocage de Coulomb dynamique.En réduisant la distance entre les îlots, l'effet de proximité autour de chacun se recouvre, ce qui forme une jonction Josephson. Sont étudiés finement le nombre, la position, le spectre et la forme des c¿urs de vortex Josephson sous champ magnétique, à travers une grande panoplie de jonctions. / In type II superconductors, the applied magnetic field penetrates the material in quanta of flux called vortices, vortices of superconducting currents circulating around a normal core. In the work of this thesis, we show how the confinement of a system to a scale comparable to the nanometric coherent length ? substantially modifies its superconducting properties.This study is carried out in nanostructures of lead deposited in-situ on a silicon (111) substrate, then studied by scanning tunneling spectroscopy, under UHV, at 300 mK, and under magnetic field. In extremely confinement (lateral size D<<10 ?), systems create Giant vortices, quantum objects predicted 45 years ago. In the weakly confinement (D~10 ?), vortices may be pinned, then are organized in the triangular Abrikosov lattice, finally interpenetrate in surface superconductivity with the increasing magnetic field. Crystalline superconducting Pb islands are here connected by a disordered non-superconducting wetting layer of Pb. In the vicinity of each superconducting island, the wetting layer acquires specific tunnelling characteristics which reflect the interplay between the proximity induced superconductivity and the inherent electron correlations of this ultimate diffusive two-dimensional metal. Spatial evolution of the tunnel spectra are simulated by combining the Usadel equations and the theory of dynamic Coulomb blockade. With reducing the distance between the islands, the proximity effect around each overlaps and forms a Josephson junction. Thanks to the tunneling spectroscopy, number, position, the spectrum and the form of Josephson vortex cores are studied in detail for a large variety of junctions.