Formation d’états liéShiba au seuil de mobilité dans des nanofils de InAs dopés


Un nanofil connecté à deux électrodes et refroidi à très basse température (T = 25 mK) forme un Quantum Dot dans lequel le nombre d’électrons peut être contrôlé précisément via la tension de grille appliquée sur le substrat, panel b. Lorsqu’un nombre impair d’électrons est présent dans le quantum dot, il se comporte comme une impureté paramagnétique.
Lorsque les électrodes sont supraconductrices, cela conduit à la formation d’un quantum dot supraconducteur constitué d’un spectre discret d’états liés d’Andreev.
Lorsqu’un électron non-apparié (impureté magnétique) est présent dans ce quantum dot, les conséquences sur le spectre des états liés d’Andreev dépend de l’intensité du couplage entre les états électroniques du quantum dot et les électrodes supraconductrices, comme montré sur le diagramme de phase théorique, panel d. Dans un nanofil semiconducteur dopé, l’étalement des fonctions d’ondes et donc le couplage aux électrodes dépend de l’éloignement en énergie des états électroniques du seuil de mobilité.
Dans cette expérience, nous avons étudié l’évolution du spectre des états d’Andreev et la formation d’états de type Shiba lorsque le niveau de Fermi, contrôlé par la tension de grille, croise le seuil de mobilité. Le spectre présente un gap supraconducteur à fort couplage (panel a) tandis qu’il présente un état lié d’Andreev d’énergie nulle à faible couplage (panel c).
Ce travail nous éclaire sur le rôle de la localisation électronique dans la formation des états de Shiba, lequel présente un intérêt pour la fabrication de composants électroniques futurs basés sur des structures hybrides semiconductrices-supraconductrices.
A. Assouline, C. Feuillet-Palma, A. Zimmers, H. Aubin, M. Aprili, and J.-C. Harmand
Phys. Rev. Lett. 119, 097701 (2017).
Contact : herve.aubin (arobase) espci.fr // Site Web : http://qtg.lpem.espci.fr

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