Propriétés spectrales et de transport de supraconducteurs à basse dimension en présence de champs dépendant du spin

Abstract

Lorsqu’un supraconducteur est soumis à des champs dépendant du spin, on observe l'émergence de nouveaux phénomènes comme l’augmentation du champ magnétique critique, des effets magnétoélectriques ou encore l’apparition d’états de bord de Yu-Shiba-Rusinov autour d’impuretés magnétiques. Dans cette thèse, on s’intéresse à ces effets dans des systèmes de basse dimension.Tout d’abord, on démontre que la combinaison d’un champ Zeeman avec un couplage spin-orbite dans des systèmes supraconducteurs unidimensionnels induit une phase inhomogène à faible champ magnétique et haute température critiques. On montre que l’état fondamental correspond à un état de courant nul, où le courant induit par le couplage spin-orbite, nommé courant de charges anomal, est exactement compensé par le courant venant du vecteur d’onde du paramètre d’ordre supraconducteur. On discute également la possibilité de prédire l’apparition du courant anomal à partir d’arguments de symétrie basés sur le formalisme covariant SU(2).Dans un second temps, on considère une couche mince supraconductrice de type II en contact avec un skyrmion de Néel. Ce dernier induit des courants spontanés dans la couche supraconductrice, pouvant conduire à l’émergence d’un vortex supraconducteur en l’absence de champ magnétique extérieur. Les distributions de champ magnétique et de courant sont calculées dans le supraconducteur en présence du skyrmion de Néel.La dernière partie de cette thèse est consacrée à l’étude de l’apparition d’états de Yu-Shiba-Rusinov dans le cristal beta-Bi2Pd. On propose des modèles effectifs pour expliquer les récents résultats expérimentaux montrant une double oscillation spatiale de la densité d’états locale à l’énergie de Shiba. On démontre que la condition minimale pour reproduire cette double oscillation correspond à la présence de deux canaux supraconducteurs connectés via un terme de saut ou via une impureté magnétique. Ces modèles effectifs peuvent facilement être généralisés pour décrire le spectre de supraconducteurs multi-bandes en présence d’impuretés magnétiques.