Proprietes de transport des fils quantiques

Transport properties of quantum wires

• Auteur / Autrice : HELENE MAUREY
• Direction : Gilles Montambaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Paris 11

Résumé

Grace aux progres recents dans la fabrication de nanostructures electroniques, il est devenu possible de realiser experimentalement des systemes appeles fils quantiques, dont la largeur peut atteindre l'ordre de grandeur de la longueur d'onde de fermi, si bien que le mouvement des electrons peut etre considere comme unidimensionnel. Dans un tel gaz d'electrons a une dimension, on sait que les interactions jouent un role primordial, contraitement a ce qui se passe dans les systemes tridimensionnels. De plus, dans un fil quantique isole, la partie a grande distance des interactions coulombiennes n'est ecrantee par aucune source exterieure. Ces forces ont pour effet de faire cristalliser le gaz d'electrons, sous la forme d'un cristal de wigner unidimensionnel (quasi-ordre a grande distance). En presence d'impuretes, ce cristal de wigner est ancre. Dans le cas ou le cristal de wigner est ancre par un grand nombre d'impuretes faibles, nous avons mis en evidence une grande similarite entre le cristal de wigner forme par les electrons et une onde de densite de charge classique ancree sur des impuretes. Les differences resident dans les corrections quantiques et les termes logarithmiques dus aux interactions coulombiennes a longue portee. Cependant, les fluctuations quantiques n'apportent que des corrections mineures, et le terme dominant dans la conductivite est une loi de puissance universelle t#2. Ceci s'oppose au cas d'electrons unidimensionnels avec interactions a courtes portee, (systemes appeles liquides de luttinger), dont les proprietes de transport sont donnees par des lois de puissance affectees par les effets quantiques. Dans le cas ou le fil quantique contient quelques impuretes, on atteint en abaissant la temperature un regime ou les impuretes sont fortes, et ou le transport ne peut se faire que par effet tunnel au travers de ces barrieres. Nous nous sommes interesses plus particulierement au cas de d'une double-barriere. On atteint toujours a suffisamment basse temperature un regime de blocage de coulomb par des barrieres fortes dans lequel la conductance decroit toujours plus rapidement qu'une loi de puissance. Ainsi, meme a resonance, il y a reflexion totale a t = 0. Ceci contraste avec le cas des liquides de luttinger pour lesquels on obtient, a resonance et si les interactions ne sont pas trop fortement repulsives, la transmission totale a t = 0. Cette disparition des resonances quand la temperature diminue apporte donc une signature tres claire, et simple a observer experimentalement, du cristal de wigner par opposition a un liquide de luttinger