La magnométrie à sondes de Hall consiste à disposer l'échantillon sur une micro-sonde de Hall (gaz électronique 2D) afin de déterminer l'induction magnétique locale (sur une surface active de l'ordre de 5µmx5µm) avec une résolution de 10mG. Un réseau de 10 sondes espacées de 10µm (voir schéma ci-dessus) permet alors de déterminer la distribution spatiale de l'induction au sein du matériau. En 2011, nous avons étendu notre gamme de mesure en température jusqu'à 0.3K (cryostat à Hélium 3 développé par P.Brosse-Marron au laboratoire).

A titre d'exemple la figure de droite présente l'évolution de l'induction magnétique dans un film mince de Nb (supraconducteur de type II) pour des champs extérieurs croissants (mesurés sur la partie gauche de l'échantillon, symboles creux) puis décroissants à partir à 0.2T (mesurés sur la partie droite de l'échantillon, symboles pleins). Le piégeage des vortex y est clairement visible.

Cette technique est aujourd'hui au coeur de notre activité. elle a été développée en très étroite collabortation avec Christophe Marcenat (CEA-Grenoble). Initiallement, la technique de modulation que nous avons développée consistait à chauffer l'échantillon à l'aide d'une diode reliée à une fibre optique (chauffage AC de puissance P et fréquence ω). L'échantillon était alors directement monté sur deux thermocouples qui servaient à la fois de porte échantillon, de fuite thermique (K) et de capteurs de température (voir schéma ci-dessus). Le premier thermocouple permet ici de déterminer l'échauffement moyen (P/K) et le second les oscillations de température de l'ordre de P/jCω où C est la chaleur spécifique. Particulièrement bien adaptée à la mesure de petits échantillons (de 5 à 0.005 mg), cette technique permet de déterminer C avec une résolution ∼ 0.1pJ/K (à 2K) et une sensibilitè ∼ 1/1000.

Plus récemment nous avons construit une nouvelle canne de mesure dédiée aux mesures sous champs magnétiques intenses (35T/0.3K) à partir de micro-thermomètres résistifs. A titre d'exemple la figure ci-dessus présente l'évolution de C avec la température d'un échantillon de YBaCuO (sous-dopé) pour différentes valeurs du champ H. La mesure conjointe des oscillations de température sur le thermomètre et le chauffage permet d'accéder aux différents coefficients de couplage thermique (internes et externes) et d'obtenir ainsi la valeur absolue de la chaleur spécifique (à qq %) tout en réalisant des mesures de très grande sensibilité (jusqu'à 1/10000) dans cet environnement extrême. Son extension jusqu'à T=100mK (cryostat à dilution) est actuellement en développement...

Nous disposons de plusieurs bancs de mesure de transport permettant de mesurer la résistance électrique de l'échantillon (avec une résolution ~ 0.1nV/1Ohm). Dans le cas des supraconducteurs ces mesures peuvent être complétées par des mesures magnétiques via les équations de Maxwell (voir par exemple la caractéristique E-J dans d'un échantillon de (K,Ba)BiO3 ci-dessus).

Il est également possible de mesurer l'évolution sous champ de la tension transverse induite soit par un courant (effet Hall) soit par un gradiant thermique (effet Nernst (à titre d'exemple la courbe ci-dessus présente l'effet Nernst mesuré à 24K dans (K,Ba)Bi03). Enfin, nous développons actuellement des mesures de transport sous dopage par effets de champ à l'aide de liquides ioniques (voir schéma ci-dessus) en étroite collaboration avec Shimpei ONO du CRIEPI (Tokyo).