COHERENCE QUANTIQUE, DIFUSION MAGNETIQUE ET EFFETS TOPOLOGIQUES

In this thesis are reported experimental results centered on the thematic of the electronic quantum coherence at very low temperatures, obtained by very precise measurements of the quantum correction to the classical electronic transport in metallic nanostructures. We have first studied the coherence effects in network of metallic one-dimensional wires. We have shown the influence on the coherence itself of the diffusion dimensionality. By going from a macroscopic conductor to a purely mesoscopic one, we measured a crossover in the scaling of the quantum corrections amplitudes when the phase coherence length exceed the typical size of the system. This has allowed us to really precise what the ensemble averaging is in Mesoscopic Physics. In the second part of this work, we have shown the temperature dependence of the phase coherence length in metallic wire with magnetic impurities. These samples were fabricated in a very new and controlled way, by using a new technics with a focus ion beam. We have measured a universal behavior over 2 decades in temperature for the dephasing due to one magnetic impurity. This was the direct prove that this added decoherence belongs to the physics of the generic many body problem named « Kondo Physics ». We have finally shown that the measured dephasing rate was in excellent agreement with recent theoretical calculations based one the numerical renormalization group technics. More precisely we have shown that the magnetic impurities screening induces a linear desaturation of the phase coherence time above 0,1 TK.Dans mon mémoire de Thèse sont regroupés des résultats expérimentaux, centrés autour de la thématique de la cohérence quantique des électrons à très basse température, obtenus à partir de mesures très précises des corrections quantiques au transport classique dans les nanostructures métalliques. Nous avons tout d'abord étudié les effets de cohérence dans des réseaux de fils métalliques. Nous avons montré l'influence de la dimension du régime de diffusion sur la cohérence. En passant d'un conducteur macroscopique à un conducteur mésoscopique, on a observé un “crossover” dimensionnel pour l'amplitude des diverses corrections quantiques quand la longueur de cohérence de phase excède la taille typique du système, ce qui nous a permis de préciser exactement ce qu'est la moyenne d'ensemble en Physique Mésoscopique. Dans la deuxième partie de ce manuscrit, nous avons présenté des mesures du temps de cohérence de phase dans des fils métalliques contenant des impuretés magnétiques. Ces échantillons ont été fabriqués d'une fa¸con originale et contrôlée en utilisant une technologie nouvelle grâce à l'utilisation d'un faisceau d'ions focalisé. Nous avons mesuré un comportement universel sur 2 decades en temperature du déphasage par impuretés implantées, ceci étant la preuve que cette décohérence supplémentaire s'inscrit dans la Physique de l'effet Kondo. Nous avons montré que le taux de déphasage mesuré est en très bon accord avec de récents calculs du Groupe de Renormalisation Numérique. Plus particulièrement, nous avons montré de façon non équivoque que l'écrantage en dessous de TK induit une désaturation du temps de cohérence de phase linéaire en température jusqu'à 0, 1 TK