Visualisation des canaux de bord de l'effet Hall quantique dans le graphène

par Alexis Coissard

Projet de thèse en Physique de la Matière Condensée et du Rayonnement

Sous la direction de Hervé Courtois et de Benjamin Sacepe.

Thèses en préparation à l'Université Grenoble Alpes , dans le cadre de École doctorale physique , en partenariat avec Institut Néel (laboratoire) et de Matière Condensée, Matériaux et Fonctions (equipe de recherche) depuis le 16-11-2017 .


  • Résumé

    L'objectif de la thèse est de réaliser des spectroscopies tunnel des niveaux de Landau dans le graphène sous fort champ magnétique, afin d'étudier la structure spatiale des états de bord de l'effet Hall quantique, dans les régimes de Hall entier et fractionnaire. L'étudiant apprendra l'instrumentation en STM à l'état de l'art, et participera à la fabrication d'échantillons de graphène adaptés pour des mesures STM. Pour obtenir des niveaux de Landau bien résolus, des échantillons haute-mobilité seront réalisés par micro-transfert de graphène sur des substrats de nitrure de bore hexagonal. Les mesures seront effectués avec une tête STM récemment fabriquée pouvant être refroidie à très basse température (10mK, dilution) et soumise à de très hauts champs magnétiques (14T). Le STM peut travailler en mode microscope à force atomique, permettant d'imager de larges zones de substrat isolant pour localiser l'échantillon de graphène. L'étudiant sera impliqué à toutes les étapes, du procédé de fabrication de l'échantillon, aux mesures STM à basse température et haut champ magnétique, et pour l'étude des données et leur interprétation. Cette étude est la première étape vers une enquête pionnière sur les canaux de l'effet Hall quantique.

  • Titre traduit

    Visualizing quantum Hall edge channels in graphene


  • Résumé

    The goal of the thesis is to perform STM spectroscopy of the Landau levels in graphene under high magnetic field, to study the spatial structure of quantum Hall edge channels, both in the integer and in the fractional quantum Hall regimes. The student will learn state-of-the-art STM instrumentation, and participate in the fabrication of dedicated graphene devices that are suitable for STM measurement. To obtain well resolved Landau levels, high mobility devices will be made by micro-transfer of graphene on a hexagonal boron-nitride substrate. Measurements will be performed with a newly developed STM head which is cooled down at very low temperature (10mK, dilution fridge) and subjected to a high magnetic field (14T). The STM microscope is capable to work in atomic force microscope (AFM) mode, enabling for large scan area on insulating substrates in order to locate graphene devices. The student will be involved at all levels, from the device fabrication process, to the STM measurements at low temperature and high magnetic field, to the data analysis and interpretation. This study is the first step towards a pioneer investigation of quantum Hall edge channels.