L’interaction spin-orbite est un effet relativiste qui couple le déplacement de l’électron à son spin. Ce couplage suscite de grands intérêts dans la physique du solide. En effet, ce couplage permet une propagation de l’information via le spin des électrons et non plus seulement par leur charge, comme c'est le cas en microélectronique traditionnelle. Cette nouvelle approche, plus qu’une simple amélioration des performances, est donc un changement même du support de base de l’information. De nombreuses applications pratiques ont été envisagées. La maîtrise du couplage spin-orbite permettrait le développement de nouveaux systèmes spin-électroniques, ou 'spintroniques', répondant aux enjeux de réduction de consommation d’énergie, par exemple. A plus long terme encore, le contrôle du spin électronique permettrait aussi le codage l’information via une superposition d’état, ce qui ouvrirait la voie à la réalisation de bits quantiques (par analogie au bit binaire d’un ordinateur “classique”) réalisés en matière condensée.De cet intérêt pour le couplage spin-orbite a émergé ces dernières années le sujet des isolants topologiques bidimensionnels, où isolants à effet Hall quantique de spin. Ces isolants particuliers ont été réalisés à partir de matériaux à fort couplage spin-orbite.Les premières réalisations de tels isolants ont été obtenues avec des semi-conducteurs de la famille II-VI. Ces isolants ne survivent alors qu'à très basse température, de l’ordre du Kelvin, à cause de particularités de la structure de bande des II-VI. Cela a motivé notre recherche de nouveaux matériaux candidats pour l’observation de l’effet Hall quantique de spin à plus haute température. Je me suis intéressé lors de ma thèse à des structures à base d’InAs/GaSb, car en plus des prédictions théoriques et premières démonstrations de la validité de ces structures pour l’observation de l’effet Hall quantique de spin, la croissance et la fabrication de dispositifs à base de ces semi-conducteurs III-V est plus répandue que pour les II-VI.Dans le premier chapitre, je présente une revue des travaux récents autour des isolants topologiques, depuis l'émergence de ce sujet avec le graphène jusqu'au début de ce travail. Je développe également les concepts théoriques à la base des expériences présentées dans cette thèse.Dans le chapitre 2, je développe les détails expérimentaux et présente les différentes croissances à base d'InAs/GaSb étudiées. Je détaille également les procédés de fabrication des dispositifs réalisés à partir de ces mêmes croissances.Le chapitre 3 est consacré aux mesures de magnéto-transport pour les différents dispositifs. Je démontre la validité des calculs théoriques de la structure de bande en montrant une nette augmentation de la taille de la bande interdite pour les structures à base d'InAs/GaSb, ainsi que l'existence d'une conduction de bord dont les propriétés sont compatibles avec le caractère topologique attendu pour ces structures.

Cet article présente une maquette pédagogique analogique polyvalente permettant l’observation, la compréhension et la mise en œuvre de boucles de régulation pour l’électronique de puissance et la commande de machine à courant continu. Cette maquette est utilisée en Travaux Pratiques mais aussi en projet pour les Master EEA première et deuxième année, principalement dans le parcours Energie Electrique, Environnement et Fiabilité des systèmes (3EFS) du département EEA de l’Université de Montpellier. L’objectif pédagogique est la compréhension des systèmes régulés ou asservis en manipulant une maquette où les correcteurs peuvent être réglés avec des composants sur supports. L’utilisation de l’oscilloscope, l’étude des chaînes instrumentales (capteur plus filtre), l’étude statique et dynamique d’un convertisseur en électronique de puissance sont des manipulations très constructives pour les étudiants. Nous présenterons ici comme application de cette carte analogique l‘étude de la régulation d’une machine à courant continu à aimant.

Pure and Aluminum doped Zinc Oxide Nanoparticles (AZO NPs) with various doping concentrations were synthesized using an original aqueous chemical process under atmospheric pressure and moderate temperature, using only deionized water as a solvent with a filtration step followed by heat treatment.The X-Ray Diffraction (XRD), Raman and Field Emission Scanning Electron Microscopy- Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (FESEM-EDS) analysis of nanoparticles reveals a hexagonal wurtzite structure, with a size around 60 nm and the presence of aluminum in our samples. Optical investigations demonstrate that the material is of high quality, with few deep structural defects, since Photoluminescence (PL) is largely dominated by excitonic emission at low temperatures.

We report on the emission of Terahertz radiation from Landau quantized Dirac electrons in HgTe/CdHgTe based quantum wells. We show that this cyclotron emission is continuously tunable with magnetic field from 500 GHz up to 2.5 THz. Moreover, given the relativistic nature of charge carriers, the cyclotron mass and therefore the emitted frequency are also tunable with the electron density. These results pave the way for the long-awaited Landau laser which could additionally be tunable by a gate voltage with a fixed magnetic field.

We report on the effects of visible light on the low temperature electronic properties of the spinpolarized two dimensional electron system (2DES) formed at the interfaces between LaAlO 3 , EuTiO 3 and (001) SrTiO 3. A strong, persistent modulation of both longitudinal and transverse conductivity was obtained using light emitting diodes (LEDs) with emissions at different wavelengths in the visible spectrum range. In particular, Hall effect data show that visible light induces a non-volatile electron filling of bands with mainly 3d xz,yz character, and at the same time an enhancement of the anomalous Hall effect associated to the magnetic properties of the system. Accordingly, a suppression of the weak-anti localization corrections to the magneto-conductance is found, which correlates with an enhancement of the spin-polarization and of the ferromagnetic character of 2DES. The results establish the LED-induced photo-doping as a viable route for the control of the ground state properties of artificial spin-polarized oxide 2DES.

By using the self-consistent Born approximation, we investigate disorder effect induced by shortrange impurities on the band-gap of a seminal two-dimensional (2D) system, whose phase diagram contains trivial, single-band-inverted and double-band-inverted states. Following the density-ofstates (DOS) evolution, we demonstrate multiple closings and openings of the band-gap with the increase of the disorder strength. Calculations of the spectral function describing the quasiparticles at the Γ point of the Brillouin zone evidence that the observed band-gap behavior is unambiguously caused by the topological phase transitions due to the mutual inversions between the first and second electron-like and hole-like subbands. We also find that an increase in the disorder strength in the double-inverted state always leads to the band-gap closing due to the overlap of the tails of DOS from conduction and valence subbands.