Relaxation en énergie d'électrons émis au-dessus de la mer de Fermi d'un canal de bord de l'effet Hall quantique

Relaxation of quasiparticles injected above the Fermi sea of a Quantum Hall edge channel

• Auteur / Autrice : Ramiro H. Rodriguez
• Direction : Patrice Roche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 28/02/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Service de physique de l'état condensé (Gif-sur-Yvette, Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Gwendal Fève
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrice Roche, Gwendal Fève, Christopher Bäuerle, Jérôme Rech, Anne Anthore, Thomas Ihn, François Parmentier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christopher Bäuerle, Jérôme Rech

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hall quantique, Effet

Quasi-particules

Spectroscopie de relaxation

Mots clés libres

Relaxation

Spectroscopie

États de bord

L’effet Hall Quantique

Boite Quantiques

Relaxation

Spectroscopy

Edge Channel

Quantum Hall Effect

Quantum Dots

Résumé

Les canaux de bord unidimensionnels, chiraux et sans dissipation de l'effet Hall quantique forment l'analogue électrique des fibres optiques, permettant la réalisation d'expériences d'optique quantique électronique où l'on manipule de manière cohérente les trajectoires de paquets d'ondes électroniques. Une série récente de travaux expérimentaux et théoriques a mis en lumière de forts effets de décohérence et de relaxation en énergie provoqués par les interactions entre canaux de bord co-propageants. Dans cette thèse, nous étudions comment les électrons, injectés sur une fenêtre d’énergie étroite au-dessus de la mer de Fermi d’un canal de bord, perdent leur énergie alors qu’ils se propagent à l’échelle du micromètre. Pour ce faire, nous implémentons deux boîtes quantiques comme filtres d’énergie pour effectuer une spectroscopie à énergie résolue de la relaxation dans le régime de Hall quantique au facteur de remplissage deux. Nous avons observé une relaxation remarquable et démontré qu’elle peut être considérablement supprimée modifiant le couplage entre les canaux de bord.

The one-dimensional, chiral and dissipationless edge channels of the quantum Hall effect form the electrical analogue of optical fibers, allowing the implementation of electron quantum optics experiments where one coherently manipulates the trajectories of electronic wave packets. A recent series of experimental and theoretical works have put into light strong effects of decoherence and energy relaxation caused by interactions between co-propagating edge channels. In this thesis we investigate how the electrons, injected on a narrow energy window above the Fermi Sea of an edge channel, lose the energy while they propagate in the micrometer scale. We implement two quantum dots as energy filters to perform an energy resolved spectroscopy of the relaxation in the quantum Hall regime at filling factor two. We observed a remarkable energy relaxation and also demonstrate that the relaxation can be considerably suppressed by tuning the coupling between edge channels.