de la transition verre de spins, comme nous l’avons fait, ces expérimentateurs avaient interprété simplement leurs résultats comme une violation de la théorie des liquides de Fermi prédite dans les systèmes d’impuretés Kondo isolées. À la lumière de nos résultats qui démontrent que les interactions impureté-impureté se manifestent presque
inévitablement aux plus basses températures dans les alliages dilués (cimp≳1ppm), il est possible de ré-interpréter
ces résultats expérimentaux et de les attribuer, selon toute vraisemblance, à l’existence d’interactions impureté-impureté.
2.5 Conclusions et perspectives
Grâce à la corrélation de mesures de localisation faible à des mesures de résistivité, nous avons démontré et étudié l’effet sensible des impuretés magnétiques sur le déphasage électronique à très basse température, dans des fils quasi-1D en Or. Notamment, nous avons mis en évidence l’effet du couplage Kondo des impuretés magnétiques aux électrons de conduction, combiné à celui des interactions spin-spin entre impuretés de type RKKY. C’est donc fondamentalement l’interaction d’échange des électrons de conduction avec les impuretés magnétiques qui affecte les propriétés de transport en général et les propriétés de transport cohérent en particulier, d’un alliage magnétique dilué.
Entre300mKet800mK, le temps de cohérence de phase mesuré présente unplateaumarqué, alors que la
résistivité augmente logarithmiquement lorsque la température diminue, suivant en cela la loi caractéristique de l’effet Kondo. Ce plateau est attribué au maximum de diffusion des électrons de conduction par des impuretés ma-gnétiques de Fer au cours de processus de spin flip, caractéristique de l’effet Kondo au voisinage de la température
de KondoTK du Fer dans l’Or. À plus basse température,τϕaugmente de nouveau. Cette désaturationest bien
décrite dans le cadre de l’effet Kondo : elle résulte de la suppression du spin flip consécutive à l’écrantage des
impuretés magnétiques par les électrons de conduction, en dessous deTK. Enfin, à très basse température, alors
que la théorie de l’effet Kondo prédit une restauration totale d’un comportement de type liquide de Fermi et une
divergence deτϕà l’infini, au contraire, nous observons une nouvellesaturationdu temps caractéristique du
dépha-sage de la localisation faible mesuré. Dans le même régime de température, la résistivité montre un maximum bien marqué, à champ magnétique nul. Ce maximum, précurseur de la formation d’un verre de spins, est la signature caractéristique des interactions de type RKKY entre impuretés magnétiques. Nous attribuons la saturation à très basse température du temps de cohérence de phase des électrons que nous avons extrait de mesures de localisation faible à la manifestation dominante de ces interactions : en leur présence, la contribution des impuretés magnétiques au déphasage de la localisation faible atteint une valeur finie indépendante de la température.
Les figures 2.26 et 2.27 qui présentent les contributions des impuretés magnétiques à la résistivité et au dépha-sage de la localisation faible dans les deux échantillons mesurés résument ces résultats.
Ce résultat suscite l’intérêt d’une exploration plus approfondie de l’état fondamental d’un verre de spins encore largement vierge d’investigations. En particulier, un tel système présente-il un comportement de liquide de Fermi à température nulle ?
La saturation du temps de cohérence de phase extrait des mesures de localisation faible que nous avons mise en évidence dans ce régime et à très basse température tend à démontrer un comportement de non-liquide de Fermi. Une interprétation alternative de ces résultats expérimentaux consisterait plutôt à remettre en cause la validité de la localisation faible comme sonde de la cohérence de phase électronique dans un verre de spins. En ce sens, ces
FIGURE 2.26: Contributions des impuretés magnétiques à la résistivité∆ρmag, et au déphasage de la localisation
faible1/τs, pour l’échantillon A.
FIGURE 2.27: Contributions des impuretés magnétiques à la résistivité∆ρmag, et au déphasage de la localisation
2.5. CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
101 résultats posent donc la question plus générale des limites de la localisation faible comme outil d’investigation des propriétés de cohérence de phase électronique.Enfin, notre étude prouve que la mésophysique peut être un puissant outil d’investigation de systèmes électro-niques complexes comme les verres de spins, jusqu’alors largement inexplorés.
Chapitre 3
Interférences quantiques dans les réseaux
de boucles métalliques diffusives
3.1 Introduction
Dans la seconde partie de ce manuscrit nous avons présenté une étude expérimentale du temps de cohérence de
phase des électronsτϕ, dans les métaux, à très basse température, dans laquelle nous avons mis en évidence l’effet
des impuretés magnétiques de type Kondo. Dans cette dernière partie, nous allons nous intéresser aux manifestations des interférences quantiques entre fonctions d’onde électroniques cohérentes qui résultent de l’introduction d’un
flux magnétique, ou plus exactement du couplage« Aharonov-Bohm » de la charge edes électrons au potentiel
vecteur A⃗ d’un champ électromagnétique. Les signatures de ces effets de cohérence de phase sur le transport
électronique, particulièrement bien mises en évidence dans des conducteurs présentant une géométrie annulaire,
sont des oscillations de conductance périodiques avec le flux magnétiqueΦencerclé par le conducteur, connues
sous le nom générique d’oscillations de conductance de type Aharonov-Bohm. Ici, nous allons présenter l’étude des oscillations de magnétoconductance que nous avons réalisée dans des réseaux bidimensionnels de boucles
métalliques diffusives de taille nanométrique et présentant deux géométries différentes (carré etT3).
Nous avons étudié les oscillationsΦ0/2 = h/(2e)périodiques, oscillations Altshuler-Aronov-Spivak (AAS),
puis les avons utilisées pour extraire le temps de cohérence de phase électroniqueτϕ selon une technique
origi-nale, alternative à celle, désormais usuelle, basée sur l’analyse de l’enveloppe de la magnétorésistance de locali-sation faible. Nous avons appliqué cette technique aux réseaux présentant les deux topologies différentes, carré
et T3, et contenant différents nombres de cellules élémentaires. Par ailleurs, nous avons étudié les oscillations
Aharonov-Bohm (AB)Φ0 =h/epériodiques. Après s’être intéressé brièvement aux effets de la topologie sur le
transport électronique cohérent de phase, nous avons étudié, plus particulièrement, l’effet de moyenne d’ensemble des corrections quantiques au transport électronique, que sont les oscillations Aharonov-Bohm et les oscillations Altshuler-Aronov-Spivak dans les réseaux bidimensionnels de cellules élémentaires nanométriques. Dans cette der-nière étude, nous avons mis en évidence une transition dimensionnelle de la physique mésoscopique, caractérisée par le cohérence quantique, vers la physique macroscopique classique.