Transport électronique dans les nanotubes de carbone, étude sous champ magnétique

par Benjamin Lassagne

Thèse de doctorat en Nanophysique

Sous la direction de Jean-Marc Broto.

Soutenue en 2006

à Toulouse, INSA .


  • Résumé

    Cette thèse a pour objet l'étude du transport électronique dans les nanotubes de carbone grâce à l'utilisation combinée d'un fort champ magnétique (60T) et d'un contrôle électrostatique du dopage électronique. Il s'agit alors de montrer les rôles clés joués par la structure de bande en énergie et par le désordre. Plusieurs types de tubes métalliques de qualité structurale variable ont été étudiés. Selon le rapport entre le libre parcours moyen élastique (le) et la circonférence du nanotube (L), différents régimes apparaissent. Lorsque le<L, le désordre favorise l'apparition d'un régime diffusif de type localisation faible typique des systèmes désordonnés. L'influence de la structure de bande est alors négligeable. Lorsque le est comparable à L, une compétition régit par le dopage apparaît entre la contribution du désordre (localisation faible) et des interactions électroniques, et la contribution de la structure de bande. Lorsque le>>L, une conduction balistique s'installe et met en avant le rôle unique de la structure de bande. Une ouverture complète du gap en énergie sous champ magnétique est observée (effet Aharonov-Bohm, AB). Une modélisation basée sur le formalisme de Landauer rend alors compte du rôle prépondérant des barrières Schottky aux contacts. C'est la première évidence expérimentale de l'effet AB par les modulations des barrières Schottky.

  • Titre traduit

    Electronic transport in carbon nanotubes, study under magnetic field


  • Résumé

    This thesis is devoted to the study of the electronic transport in carbon nanotubes. In this scheme, we combine a high magnetic field (60T) with an electrostatic control of the electronic doping. The goal is to show the key role played by the energy band structure and the disorder. Several kind of metallic tubes with variable structural quality have been studied. Depending on the ratio between the elastic mean free path (le) and the nanotube circumference (L), different regimes appear. When le<L, the disorder favours the apparition of a diffusive regime like weak localization typical of disorder systems. Then, the influence of the band structure is negligible. When le is of the order of L, a competition governed by the electronic doping, appears between disorder (weak localisation) and electronic interaction contribution, and the band structure contribution. When le>>L, a ballistic conduction is established and clearly shows the unique role of the band structure. A complete opening of the energy gap under magnetic field is observed (Aharonov-Bohm effect, AB). A simulation based on the Landauer formalism explains the prominent role of the Schottky barrier at the contacts. It is the first experimental evidence of the Aharonov-Bohm Schottky barrier modulations.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (175 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 169-172

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2006/849/LAS
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