Physique à porteurs de Dirac dans des matériaux 2D et quasi-2D

par Emilie Tisserond

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Miguel Monteverde.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Physique en Île-de-France (Paris) , en partenariat avec Laboratoire de Physique des Solides (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    La plupart des matériaux étudiés en physique de la matière condensée sont à base de fermions massifs, vérifiant les relations de dispersion paraboliques usuelles. Récemment, un certain nombre de matériaux avec des relations de dispersion linéaires sont apparus. D'abord, le graphène qui est un système purement bidimensionnel et présente un nombre pair de cônes de Dirac. Ensuite, d'autres matériaux tel que le composé organique a-(BEDT-TTF)2I3 (dénoté aI3 par la suite) qui lui aussi présente des cônes de Dirac ; ces-derniers coexistant également avec des bandes de porteurs ‘massifs'. Enfin, dans des composés à base de Bismuth, dit isolants topologiques, un seul cône de Dirac est présent en surface du matériau alors qu'en volume les électrons sont massifs. Le matériau est alors en principe ‘isolant ‘ en volume et conducteur uniquement sur les bords. Ainsi, on peut se poser les questions importantes suivantes, accessibles dans les matériaux lamellaires tel que le aI3 : - caractériser le couplage des électrons sans masse avec les porteurs massifs ; - étudier l'impact de l'inclinaison des cônes de Dirac dans la conductance du matériau ; - et enfin déterminer quel type de porteur (Dirac ou massif) est à l'origine des oscillations quantiques observées. L'objectif de la thèse est d'aborder ces questions pour mieux comprendre la physique des porteurs de Dirac.

  • Titre traduit

    Dirac carriers physics in 2D and quasi-2D materials


  • Résumé

    The physics of most of the materials studied within condense matter are based on massive fermions which verify the usual parabolic dispersion relation. Recently, a certain number of materials with linear dispersion relation have appeared: first graphene which is a system with an even number of Dirac cones and purely bi-dimensional. Others materials, like the organic compound a-(BEDT-TTF)2I3 (named as aI3 in the following) presents also Dirac cones but in coexistence with massive carrier bands. Finally, compounds based on Bismuth called Topological insulators, where only one Dirac cones is present at the surface of the material while the bulk has massive electrons: the material is, in principle, a 'bulk' insulator while as well as an 'edge' conductor. Important questions that can be addressed in these layered materials (like aI3) are: Interactions between Dirac and massive fermions, the consequences in the conductance arising from the tilting of the Dirac cones, and finally the type of carrier responsible of quantum oscillations. The objective of this thesis is to face these questions for a better understanding of Dirac carrier physics.