Mesures des canaux de conduction

La procédure de mesure est la suivante: le moteur est avancé par pas successifs et une courbe I(V) est enregistrée à chaque position du moteur.

Notre analyse se concentre sur les contacts de quatre canaux et moins, tout d’abord pour être sûr du résultat quantitatif de l’ajustement¹⁵, ensuite parce que, pour trois canaux de conduction, la structure est très probablement un contact de taille ato-mique (monomère, dimère, chaîne) approchable par des calculs (les autres types de

15. Nous utilisons ici la procédure d’ajustement testant toutes les combinaisons de canaux (voir début de page 100).

structures d’un diamètre supérieur à un atome ont un nombre de canaux supérieur à 3. Voir section 1.2.3 page 17).

Examinons quatre courbes d’ouverture et leur décomposition en canaux de conduction. Toutes ces mesures ont été réalisées sur un même échantillon.

A B

F_. 3.34 – A : Derniers plateaux d’une courbe d’ouverture. B : Décomposition en canaux de conduction.

Dans la figure 3.34 nous voyons que, partant d’un contact avec quatre canaux de conduction, nous passons à une structure dimère à 0,3Å. Cette structure ne semble pas être particulièrement stable, car à 0,45Å une autre structure dimère se forme avec une transmission fortement diminuée pour le premier canal. A 1,2Å, la structure dimère est de nouveau modifiée. La diminution de la conductivité après 1,7Å est associée au recouvrement des orbitales qui diminue de plus en plus. Nous retrouvons entre chaque saut et pour chaque dimère, l’augmentation de transmis-sion du premier canal liée à la mise en résonance de spz (voir section 1.2.6 page 23).

A B

F_. 3.35 – A : Derniers plateaux d’une courbe d’ouverture. B : Décomposition en canaux de conduction.

Pour la figure 3.35, nous partons a priori d’une structure monomère (ici quatre canaux), puis passons à 0,6Å à une structure dimère à deux canaux. A 1Å une nouvelle structure dimère se forme. Pour les deux structures dimères, nous retrou-vons l’augmentation de la transmission du premier canal de l’aluminium lors de l’étirement du contact.

A B

F_. 3.36 – A : Derniers plateaux d’une courbe d’ouverture. B : Décomposition en canaux de conduction.

Sur la troisième caractéristique, figure 3.36, on peut voir ce qui se passe lors-qu’un calcul est réalisé avec trop peu de canaux entre 0Å et 0,15Å. Les canaux restant se retrouvent tous à la même conductance. Cet effet est mis en évidence par un test de calcul avec plus de quatre canaux non présenté ici. Outre cet effet, nous observons à 0,65Å une première structure dimère et à 0,9Å une seconde.

A B

F. 3.37 – A : Derniers plateaux d’une courbe d’ouverture. B : Décomposition en canaux de conduction.

Cette quatrième et dernière caractéristique (figure 3.37) a un comportement qualitativement différent des autres. Trois structures dimères peuvent être identi-fiées ici: l’une à partir de 1,2Å, la seconde à partir de 1,4Å, et la dernière à partir de 2,7Å. La première structure dimère se comporte comme celles identifiées pré-cédemment. La différence vient de la deuxième structure apparaissant lors de l’éti-rement. La deuxième structure possède un premier canal de transmission décrois-sante associé à un second canal de transmission croisdécrois-sante. Nous reconnaissons ici la signature d’un dimère non aligné avec le contact (avec une forte augmentation de la transmission du canal secondaire - figure 3.30 page 110). La troisième structure présente un canal principal dont la transmission augmente, comme pour la plupart des derniers plateaux de l’aluminium, puis rediminue lorsque le recouvrement des orbitales diminue.

Ces quatre mesures des canaux de conduction sont représentatives des sauts que nous trouvons pour l’aluminium. Ainsi il est possible de tirer les conclusions suivantes:

• Le plateau de conductance à 1G₀est a priori associé à une structure dimère (figure 1.6 page 20) ou à une chaîne monoatomique (figure 3.28 page 108), cependant nos observations tendent à montrer qu’il n’y a pas de chaînes mo-noatomiques dans l’aluminium. Nous n’avons en effet pas observé de

chan-gement brusque (dû au saut d’atome) associé à un canal fort de transmission constante et à des canaux secondaires de transmission croissante. De plus l’histogramme des longueurs de plateaux ne montre pas de structure régu-lière aux multiples de la distance interatomique (figure 3.19 page 99). En outre, l’augmentation de conductance du canal principal correspond au com-portement d’un dimère sous étirement du contact. Ce comcom-portement reste visible après chaque saut, ce qui tend à prouver que la structure dimère est conservée.

• La forte augmentation de transmission du premier canal est toujours reliée à des canaux secondaires de transmission constante (fig. 3.35) ou décrois-sante (fig. 3.34; 3.36; 3.37). La mesure réalisée par Scheer et al. [Sche 97] confirme ce fait. Les calculs réalisés par Cuevas et al. [Cuev 98a] et décrits dans la première partie, section 1.2.6 page 23, décrivent eux des canaux de conduction secondaires augmentant légèrement.

• Nous n’observons à aucun moment trois canaux sur le dernier plateau mais seulement deux. Nous en concluons que nos contacts sont fortement asymé-triques. En effet une levée de dégénérescence est attendue dès que le contact est asymétrique et il n’est pas improbable qu’une configuration asymétrique puisse correspondre à un canal de transmission très faible.

• La diminution de la conductance du premier canal juste avant de rompre est probablement due à l’allongement du contact et à une conductance évoluant de plus en plus vers l’effet tunnel (voir mesures 3.34 et 3.37 ainsi que la simulation figure 3.33 page 113).

• La diminution de la conductance du premier canal avec une augmentation du second (fig. 3.37) peut-être expliquée par la rotation d’un atome autour de l’autre (voir fig. 3.30).

• Après chaque petit saut sur un même plateau autour de 1G₀, nous retrouvons une augmentation du premier canal ainsi que des canaux secondaires soit constants, soit diminuants. Comme il ne s’agit probablement pas d’un effet de déconstruction comme décrit dans la figure 3.32 (le premier canal reste relativement constant), nous attribuons cela à un effet de "slip-stick", pour lequel l’atome réalisant la jonction entre les deux contacts est "tiré" sur l’un des contacts (voir section suivante).