Transport électronique mésoscopique dans des réseaux d'antipoints semiconducteurs

par Arnaud Pouydebasque

Thèse de doctorat en Matériaux, technologie et composants de l'électronique

Sous la direction de Jean-Claude Portal.

Soutenue en 2001

à Toulouse, INSA .


  • Résumé

    Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à l'étude expérimentale des propriétés de magnétotransport à basse température pour différents types de réseaux d'antipoints réalisés à partir d'hétérojonctions AlGaAs/GaAs à forte mobilité électronique. Nous avons mis en relation les anomalies de magnétotransport observées expérimentalement avec des orbites électroniques semi-classiques grâce à des outils de modélisation du transport classique. Nous avons ainsi calculé des probabilités de transmission, des distributions spatiales de densité de charge et des sections de Poincaré pour des réseaux d'antipoints de type "chenille" et "nid d'abeille". Nous avons également étudié l'influence d'un fort champ magnétique parallèle sur le transport classique dans un réseau carré d'antipoints en mettant en évidence une variation de la masse effective via le décalage des pics de commensurabilité, en accord avec des calculs de perturbation au second ordre. De plus, nous avons analysé en détail le comportement de la magnétorésistance négative issue de la localisation faible dans un réseau hexagonal d'antipoints. Par un ajustement de la magnétorésistance nous avons extrait la longueur de cohérence de phase l[indice phi] en fonction de la température, ainsi qu'un paramètre d'ajustement noté [alpha]. Une dépendance en T [exposant] -1/4 a été observée pour l[indice phi] et une saturation en dessous de 600mK, ce qui est en désaccord avec les différents modèles proposés pour les mécanismes de rupture de phase. Ce comportement peut être partiellement expliqué en termes de statistique de trajectoires fermées. En outre, [alpha] présente des valeurs élevées (1. 5<[alpha]<6), et un comportement qui ne peut pas être expliqué par les théories actuelles de localisation faible. Enfin, une dépendance non universelle et non monotone a été obtenue pour la fonction [bêta]=d ln[indice sigma] / d lnl[indice phi]), ce qui est en désaccord avec la théorie d'échelle à un paramètre de la localisation.

  • Titre traduit

    Electron mesoscopic transport in semiconductor lattices of antidots


  • Résumé

    In this thesis, we present an experimental study of the magnetotransport properties at low temperatures for different types of lattices of antidots, elaborated from high mobility AlGaAs/GaAs heterojunctions. The experimentally observed magnetotransport anomalies have been related to various semi-classical electron orbits, using a classical model for the transport properties. Thus, the transmission probabilities, the charge density spatial distributions, and the Poincaré sections have been calculated for "caterpillar-like", and "honeycomb-like" lattices of antidots. The influence of a strong parallel magnetic field on the classical transport in a square lattice of antidots has been also studied. A variation of the effective mass of electrons has been found via a shift of the commensurability peaks, in good agreement with second-order perturbation calculations. Moreover, the behavior of the negative magnetoresistance due to weak localization in a hexagonal lattice of antidots has been analyzed in detail. The phase coherence length l[index phi] as a function of the temperature was extracted through a fit to the magnetoresistance, as well as a fitting parameter called [alpha]. A T [exponent -1/4] dependence has been observed for l[index phi] with a saturation below 600mK, which is contradictory to the different models proposed for phase breaking mechanisms. This behavior can be partially explained in terms of the statistics of closed paths. [alpha] presents surprisingly high values (1. 5<[alpha]<6), and a behavior that cannot be explained by the current theories of weak localization. Finally, a non-universal, non-monotonic dependence was obtained for the function [beta]=d ln[sigma]/d ln l[index phi], contrary to the predictions of the one parameter scaling theory of localization.

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Informations

  • Détails : 210 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2001/624/POU

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2001ISAT0034
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