Laboratoire Charles Coulomb UMR 5221 CNRS/UM2 (L2C)

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Transport dans les dispositifs quantiques

Présentation

L’essentiel de notre activité porte sur le graphène, et les phénomènes de transport électronique dans ce matériau. Un intérêt particulier est donné à l’effet Hall quantique dans le graphène et ses propriétés comme étalons de résistance électrique. Nous nous intéressons actuellement aux nouveaux matériaux inspirés du graphène. Nous cherchons ainsi à étudier l’effet quantique de spin dans les isolants topologiques bidimensionnels (à base de puits quantiques de semiconducteurs II-VI et III-V) ; en collaboration étroite avec l’équipe Térahertz. Et nous développons de nouvelles méthodes pour la fabrication de jonctions Josephson modulables en grille, basées sur les transitions isolant-métal et supraconductrices dans les dichalcogénures de métaux de transition.

Équipements

Les "ingrédients" nécessaires pour des mesures de transport quantique sont des outils de caractérisation électronique bas-bruit, des (très) basses températures, de forts champs magnétiques.

A cet effet nous disposons de :
- 2 superconducting magnets : 13 & 9 T
- Variable Temperature Insert : 1,5 K to 300 K
- Bottom loading He3 insert : 250 mK
- 6 lock-ins+ low-noise pre-amps : low-frequency AC
- SMUs, picoamperemetre (Keithley 6514), nanovoltmetre (agilent 34420A), metrological voltmeter (Agilent 3458) : DC voltage and current
A l’heure actuelle, nous pouvons orienter l’échantillon par rapport au champ magnétique dans le VTI (Fig.1). Des améliorations du système sont en cours, afin d’intégrer la rotation dans l’insert He3 (gràce à un piézoélectrique), ainsi que la possibilité d’ajouter une excitation RF (20 GHz) compatible avec les deux inserts.

Fig. 1 : Echantillon connecté sur une canne à rotation du VTI. Photo et schéma de principe du système de mesure de magnétotransport 13T, 1.7 K.

Collaborations et Financements

- L2C : team TeraHertz, axe NANO
- IES : NanoMIR
- France : C2N, LNE, CHREA, Néel, LNCMI-T
- Italy : CNM (Naples)

Echantillons

Fig. 2 : Barres de Hall "100% Montpellier". (gauche) Le graphène obtenu par sublimation du SiC dans l’équipe est gravé en forme de barre de Hall, puis connecté par des contacts Ti/Au par nos soins au sein de la salle blanche de la CTM en lithographie optique. (droite) MoS2 CVD (croissance au C2N), barre en cours de fabrication L’échantillon est gravé puis la résine est insolée pour le dépôt des contacts par lithographie électronique.

Mesures et analyse


Fig. 3 : "Modèle-jouet" de transfert de charge induit par le champ magnétique expliquant l’effet Hall ambipolaire observé dans le graphène sur SiC faiblement dopé en trous.



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