Cohérence quantique et interactions dans les gaz d'électrons bidimensionnels balistiques

par Joseph Dufouleur

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Dominique Mailly.


  • Résumé

    Ce travail est consacré à l'étude de la magnétorésistance des réseaux quantiques Z2 et T3 gravés dans un gaz bidimensionnel d'électrons (2DEG). Les oscillations d'un ensemble d'anneaux Aharonov-Bohm correspondant à un quantum de flux par plaquette doivent décroître comme 1/N. Cependant, pour certaines topologies, C. Naud a observé des oscillations plus importantes que pour des réseaux carré de taille similaire à cause de la localisation, par les interférences, des électrons dans des cages à un demi quantum de flux par plaquette. Nous montrons ici qu'en analysant dG/G plutôt que dR, l'amplitude de ces oscillations ne peut être attribuée à un effet de cage. De plus, leur dépendance thermique confirme qu'elles sont la conséquence d'un moyennage classique d'anneaux incohérents. Nous avons étudié la dépendance magnétique de ces oscillations. Leur amplitude dépend essentiellement de l'asymétrie de la fonction d'onde à bas champs et de la réduction de la rétrodiffusion à champs intermédiaires. A plus fort champs, lorsque le niveau de Fermi se trouve entre deux niveaux de Landau, on observe des oscillations importantes sur un anneau unique tandis que de plus faibles apparaissent sur un réseau carré. Nous constatons une dépendance thermique exponentielle inhabituelle. Dans la seconde partie, nous étudions le transport dans des jonctions supraconducteur (Indium)/ 2DEG de haute mobilité. Nous avons pu reproduire des contacts désordonnés de bonne transparence (environ 30%). Les courants de fuite ont rendu l'usage de grilles interdit. En utilisant des masques de Titane, nous montrons que le contact ne s'effectue qu'à certains endroits éparses où diffuse l'Indium.

  • Titre traduit

    Quantum coherence and interactions in two dimensionnal electron gas


  • Résumé

    This work is devoted to the study of the magnetoresistance of Z2 and T3 quantum networks etched in a two dimensionnal electron gas (2DEG). The oscillations corresponding to one quantum flux per tile (h/e oscillations) of such an ensemble of Aharonov-Bohm ring should decay like1/N. However, for a particular topology, C. Naud has observed stronger oscillations than for square lattice of similar size, due to the localization of the electrons in cages by the interferences for half a quantum flux per tile. Here, we show that by analyzing dG/G rather than dR, the amplitude of the h/e oscillations couldn't be attributed to a cage effect. Moreover, their temperature dependence confirm that they are the consequence of the usual average of incoherent ring's oscillations. We have studied the magnetic dependence of these oscillations. Their amplitude mainly depends on the asymmetry of the wave function at low fields, whereas it is the reduction of the backscattering that is relevant for intermediate fields. In stronger fields, we observe very high oscillations on a ring and weaker on a square lattice when the Fermi level lies between two Landau levels. Their exponential thermal dependence is unusual. In the second part, we have studied the transport through hybrid junctions superconductor (Indium) / high mobility 2DEG. We could reproduce disordered contact with a good transparency of around 30%. The presence of current leakage makes the use of gate impossible. By using a Titanium mask, we show that the contact is effective only in few places where the Indium could diffuse.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XVI-216 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.211-216

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2007)108
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