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Transport électronique dans le graphène
 
groupe Nano-Electronique
Vendredi 17/12/2010, 14h00

Amphi Blandin Bât 510 Université Paris Sud XI Orsay (plan ci-joint )

Ce travail porte sur l’étude du transport électronique dans le graphène, en par­ticulier à fort champs magnétique, en régime d’effet Hall quantique.

Très récemment découvert le graphène a beaucoup retenu l’attention de la communauté scientifique ces 6 dernières années, et ses découvreurs, Andrey Geim et Kostya Novoselov viennent juste d’être récompensés du prix Nobel de physique 2010. Le graphène est particulier en bien des aspects. D’abord c’est le premier solide cristallin naturel à 2 dimensions qui ait pu être observé. Ce n’est ni un métal ni vraiment un semi-conducteur, les électrons se propageant à l’intérieur sont décrit par une équation bien particulière qui est l’équation de Dirac ultra relativiste normalement réservé aux particules sans masses de très haute énergie.  La manifestation la plus directe de cette dynamique relativiste particulière est l’observation d’un effet Hall quantique entier anormal. Celui-ci a été observé dans le graphène en 2005 simul­tanément par l’équipe de A.Geim et celle de P. Kim révélant expérimentalement la nature particulière des porteurs de charges. Dans ce matériau cet effet montre des points communs avec celui observé en 1980 par K. von Klitzing dans les gaz d’électrons conventionnels dont la dynamique est régie par l’équation de Schrödinger relation  mais aussi d’importantes dif­férences qui permettent d’étudier l’effet Hall quantique sous un nouvel angle.

Nous avons mis en évidence les mécanismes de transport électronique à énergie finie dans ce régime et les lois d’universalité de la localisation quantique en régime d’effet Hall quantique observées dans les gaz bidimensionnels d’électrons ont été retrouvées. Nous avons aussi pu observer pour la première fois la transition entre un régime de transport où l’énergie de localisation est soumise interactions et un régime sans interaction électronique grâce aux effets d’écrantage de la grille utilisée pour doper le graphene. Cette transition permet de confirmer une loi de saut à pas variable donnée par Efros-Shklovskii comme mécanisme de transport dominant dans l’effet Hall quantique.

 

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