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Laboratoire de Physique et d’Etude des Matériaux, ESPCI Paris — Université PSL — CNRS — Sorbonne Université
Le gaz d’électrons qui se forme à l’interface entre les deux oxydes isolants LaAlO3 et SrTiO3 présente à la fois une supraconductivité et un fort couplage spin-orbite. Les prédictions théoriques indiquent que cette combinaison unique, absente dans les semi-conducteurs classiques, favorise l’émergence d’un état électronique exotique appelé supraconductivité topologique. Ce phénomène fait l’objet d’une attention toute particulière il pourrait être utilisé pour coder et manipuler de l’information quantique non locale dans des circuits. L’équipe PHASME du LPEM a montré qu’il était possible de contrôler les propriétés de ce système électronique à très petite échelle. En confinant le gaz d’électrons à l’aide de deux électrodes métalliques séparées d’une vingtaine de nanomètres, l’équipe a fabriqué un contact ponctuel quantique entre deux réservoirs (Fig. 1). Les mesures ont mis en évidence une quantification de la conductance électrique du circuit due à un transport balistique des électrons à travers le contact ponctuel. Ce travail, effectué en collaboration avec les équipes du projet européen QUANTOX ouvre la voie à la réalisation de circuits plus complexes qui permettraient notamment de sonder la supraconductivité topologique dans les interfaces LaAlO3/SrTiO3.
Quantized conductance in a one-dimensional ballistic oxide nanodevice. A. Jouan, G. Singh, E. Lesne, D. C. Vaz, M. Bibes, A. Barthélémy, C. Ulysse, D. Stornaiuolo, M. Salluzzo, S. Hurand, J. Lesueur, C. Feuillet-Palma and N. Bergeal. Nature Electronics (2020) https://www.nature.com/articles/s41928-020-0383-2
QUANTOX (QUANtum Technologies with 2D-OXides) QuantERA ERA-NET Cofund in Quantum Technologies https://www.quantera.eu/calls-for-proposals/funded-projects-call-2017/54-quantox
Figure 1 : a) Schéma du circuit, constitué d’un barre de Hall et deux électrodes métalliques qui définissent le contact ponctuel au centre. b) Photo du contact ponctuel prise au microscope électronique à balayage. c) Quantification de la conductance en plateaux. d) Spectroscopie des niveaux d’énergie électroniques dans le contact ponctuel.