Dans ce travail, nous aborderons la problématique du dépiégeage et de la dynamique des vortex (élastiques ou plastiques) en présence de centres d’ancrage (0D ou 1D). Les résultats, discutés ici, ont été obtenus par des mesures de magnétotransport . L’effet des interactions vortex-vortex sur la dynamique au voisinage du seuil de dépiégeage a été étudié pour des microponts monocristallins de Bi-2212 bruts de tirage (défauts ponctuels) ou irradiés aux ions lourds de haute énergie parallèlement à l’axe cristallographique (défauts colonnaires ou DC). Les mesures ont été effectuées à basse température (5 K) et au voisinage de en fonction du champ magnétique .A 5 K, nos résultats mettent en évidence un effet de pic à ainsi qu’un phénomène d’hystérésis dans la dépendance en de attribués à un changement de mécanisme de dépiégeage et de dynamique. La dépendance en des courbes a également permis la mise en évidence d’un ou plusieurs pics dans la dépendance en B de la résistance dynamique . De plus, la loi de type a pu être vérifiée. L’exposant critique obtenu varie suivant que est inférieur ou supérieur à ; et ce, que les microponts soient ou non irradiés. Les différentes valeurs de sont expliquées par les différents types de désancrage mis en jeu.Au voisinage de , nos résultats montrent un dépiégeage successif des vortex (vortex interstitiels puis vortex localisés sur les DC). Les courbes obéissent à une loi de type . Les différentes valeurs de obtenues sont discutées en fonction de la dimensionnalité des vortex (2D ou 3D). Finalement, l’effet de l’application d’une composante perpendiculaire sur la délocalisation des vortex a été étudié à basse et à haute température. Nos résultats montrent clairement l’existence de un ou plusieurs angles critiques de délocalisation. / In this work, we deal with depinning and dynamics of vortices (plastic or elastic) with or without pinning centers (0D or 1D). Results were obtained using measurements.Effects of votex-vortex interactions in the vicinity of have been studied for single crystal microbridge of Bi-2212 unirradiated and irradiated with heavy ions parallel to the cristallographic axis (columnar defects or CD). measuremants have been made at low temperature (5 K) and in the vicinity of at different magnetic field .At 5 K, our results show a peak effect at and a hystheresis phenomena for the dependence of which have been attributed to a change in the depinning mechanism and dynamics. The dependence of curves also reveals the presence of one ore more peaks in the dependence of the dynamical resistance . More, the typical law has been verified. The obtained critical exponent varies for lower or higher than for both irradiated and unirradiated samples. The different values are explained by the different depinning mechanisms.In the vicinity of , our results show a two steps depinning mechanism (interstitial vortex and, after, ones which are lodalized on CD). curves obey almost the same law as at low temperature : . The different obtained values are discussed in the framework of the vortex dimensionality (2D or 3D).Finally, the effect of the application of a perpendicular magnetic field component on the vortex delocalization has been studied at both low and high temperature. Our results clearly show the existence of one or more critical angle for the delocalization process.

Nous avons mis au point une cellule de décoration, permettant de décorer les vortex à basse température (jusqu'à 1.6K) sous faible champ magnétique (jusqu'à 0.2mT). La méthode est basée sur l'interaction des gradients de champs dus aux vortex avec des particules ferromagnétiques fabriquées in-situ dans un gaz résiduel. Après réchauffement, l'observation des amas de nickel se fait sous le microscope électronique à balayage. Les échantillons étudiés sont des réseaux 2D submicroniques de fils en niobium (pas du réseau 1-2 µm, largeur des fils 0.3 µm, épaisseur 0.2 µm) avec d'excellentes propriétés supraconductrices (température de transition 9.0K, RRR d'environ 30). Notre calcul de profil de champ magnétique au-dessus d'un réseau montre que le contraste entre cellules avec ou sans vortex est extrêmement faible. Suivant la hauteur au dessus du réseau, nous décorons soit les courants soit les milieux de cellules. La décoration se fait donc sur des réseaux planarisés, à des températures T<

Cette étude traite du dépiégeage et de la dynamique des systèmes élastiques désordonnés. Ce cadre regroupe une large classe de systèmes allant des interfaces (tel les que les parois de domaines dans les systèmes magnétiques ou ferroélectriques) aux systèmes périodiques(comme les réseaux de vortex dans les supraconducteurs de type II, les colloïdes ou encore les cristaux de Wigner). Dans ces systèmes, la compétition entre l'élasticité de la structure qui veut imposer un ordre parfait et le désordre induit une grande richesse dans le diagramme de phase. L'étude est menée par simulations numériques à grande échelle, dans lesquelles nous nous intéresserons spécifiquement aux réseaux 2D de vortex supraconducteurs.Deux types de dépiégeage sont observés lorsque l'on met en mouvement ces réseaux à l'aide d'une force extérieure : un dépiégeage plastique et un dépiégeage élastique. Nous porterons notre attention sur le dépiégeage élastique obtenu dans le cas d'un piégeage faible. A travers une analyse en loi d'échelle à température nulle et à température finie nous montrons le caractère continu de la transition de dépiégeage au seuil de dépiégeage. Divers exposants critiques sont déterminés dont l'exposant ß et δ caractérisant la dépendance en force et en température de la vitesse ou bien l'exposant ν caractérisant la divergence de la longueur de corrélation du système. Un modèle visco-élastique simple permettant de décrire la plasticité dans les systèmes périodiques évoluant sur un potentiel de piégeage en présence de désordre fort est également développé. Une grande variété de comportementsdynamiques, similaires à ceux observés à plus grande échelle dans des systèmes périodiques, peuvent être extraits d'un tel modèle. Un dépiégeage élastique ou plastique est observé, de l'hystérésis est mesurée dans le cas du dépiégeage élastique, et du chaos est détecté pour le dépiégeage plastique. / In this work we study the depinning and the dynamics of disordered elastic systems. This framework encompasses a broad class of systems from interfaces (like magnetic or ferroelectric domains walls) to periodic structures (like vortex lattices in type II superconductor, colloids or Wigner crystals). In these systems, the competition between the elasticity of the structure that wants to impose a perfect order and disorder produces a great variety of phases and transitions. The study is conducted by large-scale numerical simulations, in which we focus specifically on 2D superconductor vortex lattices. Two types of depinning are observed when we set in motion these lattices using an external force : a plastic depinning and an elastic depinning. We will focus on the elastic depinning obtained when the pinning is weak. Using a scaling law analysis at both zero and nonzero temperature we show that the depinning transition is continuous near the depinning threshold. Various critical exponent are evaluated such as the ß and δ exponents characterizing the force and temperature dependances of the velocity or the ν exponent characterizing the divergence of the correlation length of the system. A simple viscoelastic model allowing to describe plasticity in periodic structures driven over a strong disordered medium is also developed. A wide variety of dynamical behaviors, similar to those observed on a larger scale in periodic systems, can be extracted from such a model. An elastic or plastic depinning is observed, hysteresis is measured in the case of elastic depinning, while chaos is detected for plastic depinning.

La résonance plasma Josephson a permis de détecter précisément l'évolution de la densité suprafluide hors plan dans le Bi2Sr2CaCu2O8+∂ sous-dopé en fonction du désordre cristallin. La comparaison avec plusieurs résultats de la littérature a permis de montrer que le transport des charges est réalisé par effet Josephson incohérent par opposition au cas optimalement dopé. Tandis que l'évolution des propriétés supraconductrices au sein des plans est bien interprétée dans le cadre de la théorie d'Abrikosov Gor'kov, le transport interplan des paires de Cooper est assuré par diffusion anisotrope dans la limite de Born sur les défauts présents entre les couches CuO2. Ce résultat est en accord avec la récente proposition qui relie les modulations spatiales du gap supraconducteur à la présence des défauts d'oxygène entre les plans. Concernant les propriétés de l'état mixte, la résonance plasma a pu montrer que le rajout d'une composante parallèle aux plans CuO2 du champ magnétique à un liquide de pancakes, permet d'induire des corrélations spatiales. Cet effet est dû à la réorganisation des courants supraconducteurs. Là encore, seule la résonance plasma Josephson permet de sonder l'état liquide des vortex en raison de sa grande fréquence par rapport aux mouvement de vortex.

La skutterudite PrOs4Sb12 est le premier composé à fermion lourd supraconducteur à base de Praséodyme. Cette thèse s'attache à répondre à plusieurs questions le concernant comme la détermination de l'intensité de la renormalisation <br />de la masse des quasi-particules, la nature et le mécanisme à l'origine de la supraconductivité et la nature intrinsèque ou extrinsèque de la double transition supraconductrice vue en chaleur spécifique. <br /><br />Nous proposons une interpolation de la chaleur spécifique en phase normale en tenant compte des interactions magnétiques entre ions Pr. Nous extrayons alors un terme électronique de chaleur spécifique compris entre 300 et 750mJ/K2.mol(Pr). L'analyse du saut en chaleur spécifique à la transition supraconductrice confirme que les quasi-particules lourdes sont impliquées dans la supraconductivité et que la supraconductivité est en régime de couplage fort. Des caractérisations systématiques par chaleur spécifique, résistivité et susceptibilité indiquent que la double transition apparaît dans les meilleurs échantillons. Néanmoins nous apportons les premiers doutes sérieux sur sa nature intrinsèque, parce que nous avons trouvé plusieurs échantillons avec une unique transition étroite et parce qu'une forte dispersion dans la valeur du rapport des deux sauts en chaleur spécifique a été mise en évidence. De plus, en établissant les diagrammes de phase supraconducteurs sous champ magnétique et sous pression jusqu'à 4.2 GPa par chaleur spécifique alternative, nous montrons que les deux transitions <br />supraconductrices Tc1 et Tc2 présentent des comportements similaires. Nous avançons l'hypothèse que le fort changement dans l'évolution des Tc sous pression au dessus de 2 GPa est dû à un changement de nature de la supraconductivité (impliquant des fluctuations puis uniquement phononique à respectivement basse et haute pression) en lien avec l'augmentation du gap de champ cristallin des ions Pr sous pression. L'analyse du second champ critique Hc2(T) montrent la présence d'au moins deux bandes supraconductrices et conclue à la nature singulet du spin des paires de Cooper. Une forte distorsion du réseau de vortex, constante avec le champ et la température, est obtenue par diffraction de neutrons. Des mesures supplémentaires ou un nouveau calcul seraient nécessaires pour trancher entre une explication basée sur la présence de zéros dans le gap supraconducteur et une analyse basée sur la topologie de la surface de Fermi en symétrie Th.

La skutterudite PrOs4Sb12 est le premier composé à fermion lourd supraconducteur à base de Praséodyme. Cette thèse s'attache à répondre à plusieurs questions le concernant comme la détermination de l'intensité de la renormalisation <br />de la masse des quasi-particules, la nature et le mécanisme à l'origine de la supraconductivité et la nature intrinsèque ou extrinsèque de la double transition supraconductrice vue en chaleur spécifique. <br /><br />Nous proposons une interpolation de la chaleur spécifique en phase normale en tenant compte des interactions magnétiques entre ions Pr. Nous extrayons alors un terme électronique de chaleur spécifique compris entre 300 et 750mJ/K2.mol(Pr). L'analyse du saut en chaleur spécifique à la transition supraconductrice confirme que les quasi-particules lourdes sont impliquées dans la supraconductivité et que la supraconductivité est en régime de couplage fort. Des caractérisations systématiques par chaleur spécifique, résistivité et susceptibilité indiquent que la double transition apparaît dans les meilleurs échantillons. Néanmoins nous apportons les premiers doutes sérieux sur sa nature intrinsèque, parce que nous avons trouvé plusieurs échantillons avec une unique transition étroite et parce qu'une forte dispersion dans la valeur du rapport des deux sauts en chaleur spécifique a été mise en évidence. De plus, en établissant les diagrammes de phase supraconducteurs sous champ magnétique et sous pression jusqu'à 4.2 GPa par chaleur spécifique alternative, nous montrons que les deux transitions <br />supraconductrices Tc1 et Tc2 présentent des comportements similaires. Nous avançons l'hypothèse que le fort changement dans l'évolution des Tc sous pression au dessus de 2 GPa est dû à un changement de nature de la supraconductivité (impliquant des fluctuations puis uniquement phononique à respectivement basse et haute pression) en lien avec l'augmentation du gap de champ cristallin des ions Pr sous pression. L'analyse du second champ critique Hc2(T) montrent la présence d'au moins deux bandes supraconductrices et conclue à la nature singulet du spin des paires de Cooper. Une forte distorsion du réseau de vortex, constante avec le champ et la température, est obtenue par diffraction de neutrons. Des mesures supplémentaires ou un nouveau calcul seraient nécessaires pour trancher entre une explication basée sur la présence de zéros dans le gap supraconducteur et une analyse basée sur la topologie de la surface de Fermi en symétrie Th.

La thèse illustre les influences combinées des anisotropies du gap et du cristal sur les propriétés supraconductrices sous champ magnétique. Afin de décrire la supraconductivité multibande de MgB2, nous dérivons la fonctionnelle de Ginzburg-Landau pour un supraconducteur à deux gaps à partir d'un modèle BCS de couplage faible. L'interaction entre condensats est ainsi décrite par un unique couplage de type Josephson. La théorie à deux gaps permet alors d'expliquer la courbure et l'anisotropie du deuxième champ critique, et la rotation de 30° du réseau de vortex accompagnant l'augmentation du champ magnétique appliqué le long de l'axe c. Par ailleurs, nous étudions la géométrie du réseau de vortex dans le fermion lourd PrOs4Sb12. La prise en compte des corrections non-locales, pour un supraconducteur à cristal Th-tétraédrique avec gap de type s, permet d'expliquer la déformation observée. Les résultats ab initio sur les structures de bandes confirment quantitativement notre analyse.

Ce travail est consacré à l'étude des fluides quantiques de polaritons de microcavités semi-conductrices et en particulier à la génération de solitons, de demi-solitons et de réseaux de vortex. Nous avons développé un dispositif expérimental permettant la génération et l'observation de solitons sombres dans un fluide de polaritons. Nous observons les profils de densité et de phase caractéristiques des solitons, et étudions leurs propriétés de stabilité. Nous montrons expérimentalement que l'utilisation d'une pompe polarisée linéairement mène à la formation de demi-solitons, grâce au champ magnétique effectif existant en présence des deux populations de spin. Après avoir caractérisé les demi-solitons en densité et en phase, une tomographie complète du système est effectuée pour extraire l'information stockée dans le pseudospin. Ces études nous permettent de formuler une analogie formelle entre les demi-solitons et les monopoles magnétiques. Enfin, nous nous intéressons à des techniques de piégeage de vortex. Nous mettons à profit l'utilisation de masques métalliques pour créer des puits de potentiels piégeant les vortex générés hydrodynamiquement lors de l'écoulement du fluide sur un défaut à basse densité de polaritons. Nous utilisons ces masques pour réaliser des réseaux géométriques de vortex et d'antivortex à basse densité de polaritons dont la forme et la taille sont contrôlables. L'étude des effets d'interaction polariton-polariton à haute densité menée grâce à un dispositif expérimental à plusieurs faisceaux d'excitations nous permet d'observer la déformation et la destruction du réseau dues à l'annihilation des paires vortex-antivortex.

Obtenir une interface transparente entre le graphène et un supraconducteur s'est révélé être difficile et pourtant essentiel pour induire des corrélations supraconductrices dans le graphène par effet de proximité. Cette thèse présente une étude par spectroscopie tunnel (STS) à très basse température (50 mK) d'un système nouveau qui réalise ce bon couplage électronique en faisant croitre du graphène par épitaxie sur du rhénium supraconducteur. La fabrication et sélection des films minces de rhénium de haute qualité cristalline sont brièvement expliquées, suivies par le procédé de croissance CVD du graphène sur divers métaux et en particulier sur du rhénium. Les images topographiques obtenues par STM révèlent un moiré qui résulte de la différence de paramètre de maille entre le graphène et le rhénium. Nous identifions ce système à une monocouche de graphène en forte interaction avec le substrat, résultat corroboré par des calculs DFT. Des analyses STS dans une gamme d'énergie de plusieurs centaines de meV montrent une modulation spatiale de la densité d'états (DOS) à l'échelle du moiré, indiquant différentes forces de couplage entre les ‘collines' et les ‘vallées' du moiré. Les propriétés supraconductrices de l'échantillon en volume sont sondées par des mesures de transport, desquelles nous extrayons la température de transition Tc~2K et la longueur de cohérence supraconductrice ξ=18nm. Le gap supraconducteur est extrait de la DOS mesurée par STS à 50 mK (Δ=330µeV) et trouvé homogène à l'échelle du moiré. L'état mixte supraconducteur est étudié sous champ magnétique et un réseau de vortex d'Abrikosov est mis à jour. Enfin, une étude sur diverses morphologies de surface présente un effet de proximité supraconducteur latéral anormal, en contradiction avec les modèles existants. / Obtaining a transparent interface between graphene and a superconductor has proved to be very challenging and yet essential to induce superconducting correlations in graphene via the so-called proximity effect. This thesis presents a scanning tunneling spectroscopy (STS) study at very low temperature (50 mK) of a novel system achieving such a good electronic contact by the growth of epitaxial graphene on superconducting rhenium. The fabrication and selection of high-crystallographic quality rhenium thin films are briefly explained, followed by the CVD growth process of graphene on various metal substrates and in particular rhenium. STM topographic images reveal a moiré pattern due to the lattice mismatch between graphene and rhenium. We identify this system to a graphene monolayer in strong interaction with the underlying substrate, as corroborated by DFT calculations. STS analyses in the hundreds-meV energy range show a spatial modulation of the density of states (DOS) at the moiré scale, indicating different coupling strengths between ‘hills' and ‘valleys' regions. The bulk superconducting properties are probed by transport measurements, from which we extract the transition temperature Tc~2K and a superconducting coherence length ξ=18nm. The superconducting gap is extracted from the DOS at 50 mK (Δ=330µeV) and found homogeneous at the moiré scale. The superconducting mixed state is studied under magnetic field and an Abrikosov vortex-lattice is uncovered. Finally, a study on various surface morphologies exhibits an anomalous lateral superconducting proximity effect in contradiction with the existing models.

Comprendre les propriétés des composés à électrons fortement corrélés nouvellement découverts est un important défi à la fois pour des raisons fondamentales et un impact industriel à long terme. Une activité expérimentale sur les métaux et supraconducteurs à électrons lourds a mis en évidence des effets qui se démarquent clairement de notre compréhension actuelle. Le but de cette thèse est de modéliser les effets de spin spéciaux qui ont été observés en réponse à un champ magnétique dans le supraconducteur CeCoIn(5). Elle est composée de deux parties. Dans un premier temps nous avons à faire à la distribution anormale du champ magnétique local dans le réseau de vortex révélé par les expériences de diffraction de neutrons à petits angles et rotation de spin muonique. Sur la base de a théorie de Ginzburg-Landau avec prise en compte de l'effet de spin, nous analysons l'inhomogénéité du champ local dans le réseau de vortex et calculons des expressions pour les facteurs de forme en diffraction neutronique et la largeur de raie statique en rotation de spin muonique. Nous montrons que les données expérimentales anormales sont le résultat de supercourants générés par le spin circulant autour du cœur du vortex et donnent une augmentation de l'inhomogénéité du champ sur une distance de l'ordre de la longueur de corrélation du supraconducteur à partir de l'axe du vortex. L'importance de l'effet est contrôlée par une seule quantité (le paramètre de Maki) qui permet la détermination de propriétés physiques du système à partir de données expérimentales. La seconde partie traite d'une transition d'onde de densité de spin presque commensurable dans un supraconducteur non-conventionnel. Elle est motivée par l'observation du confinement d'un ordre d'onde de densité de spin dans la phase supraconductrice de CeCoIn(5) dans un champ magnétique. Dans le cadre de la formulation spin-fermion nous proposons un mécanisme pour la transition de l'état fondamental qui consiste du ralentissement du mode collectif de fluctuation de densité de spin induit par le champ (exciton de spin) vers un ordre statique. Cela représente un scénario par lequel la transition vers l'ordre de spin est reliée intrinsèquement au supraconducteur. / Understanding the properties of newly discovered strongly correlated electron compounds is a considerable challenge for both fundamental matters and long-term industrial impact. Experimental activity on heavy electron metals and superconductors has lead to highlighting effects that depart from current knowledge. The thesis is aimed at modelling effects that have been observed in response to magnetic field in the heavy electron superconductor CeCoIn$_5$. This consists of two parts. In the first time we deal with the vortex lattice state anomalous local magnetic field space variations as highlighted by small angle neutron scattering and muon spin rotation experiment. On the basis of the Ginzburg-Landau theory with account of spin effect, we analyse the local field inhomogeneity in the vortex lattice and derive expressions for the neutron scattering form factors and muon spin rotation static linewidth. The anomalous experimental data are shown to be result of spin driven supercurrents which circulate around the vortex cores and lead to an increase with external field in the internal field inhomogeneity on a distance of the order of the superconducting coherence length from the vortex axis. The importance of the effect is controlled by a single quantity (the Maki parameter). The second part is on nearly commensurate spin density wave transition in a quasi two-dimensional superconductor. It is motivated by observation of the confinement of spin density wave ordering inside the superconducting state of CeCoIn$_5$ in magnetic field. In the frame of the spin-fermion formulation we propose a mechanism for the ground state transition consisting in the field-induced slowing down of a collective spin density fluctuation mode (spin-exciton) to static ordering. This represents a scenario by which the transition to spin ordering is intrinsically related to superconductivity