Electrons fortement corrélés : de deux dimensions aux hétérostructures

Strongly correlated electrons : from two dimensions to heterostructures

• Auteur / Autrice : Axel Euverte
• Direction : George Batrouni
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 11/10/2013
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut non linéaire de Nice - Institut non linéaire de Nice
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : George Batrouni, Alejandro Muramatsu, Pascal Simon, Patrizia Vignolo, Guillaume Roux, Frédéric Hebert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transitions de phases

Monte-Carlo, Méthode de

Hétérostructures

Hubbard, Modèle de

Matière condensée

Mots clés libres

Physique de la matière condensée

Systèmes fortement corrélés

Modèle de Hubbard,

Hétérostructures

Monte Carlo quantique

Transitions de phases

Condensed matter physics

Strongly correlated systems

Hubbard model

Heterostructures

Quantum Monte Carlo

Phase transitions

Résumé

Les propriétés d'électrons en deux dimensions (2D) soulèvent des questions fondamentales qui ont été largement explorées au moyen des techniques théoriques de la matière condensée. L'extension de modèles classiques tel le modèle de Hubbard en 2D, en incluant par exemple plusieurs bandes électroniques, ore la possibilité d'accéder à des phénomèmes plus complexes, comme l'interaction du transport électronique et du magnétisme observé dans les composés de fermions lourds. Ces modèles sont en lien direct avec la question de couches minces couplées, les hétérostructures, qui sont depuis peu l'objet d'intenses recherches et orent la possibilité d'intéressantes applications. Dans ce contexte, nous étudions numériquement diérents syst èmes au moyen de la méthode du Monte Carlo Quantique du Déterminant. Tout d'abord, l'eet de la corrélation électronique dans un isolant de bande est évaluée, montrant en particulier l'absence d'une phase métallique intermédiaire. Un deuxième système est composé de deux bandes électroniques couplées, dans lequel l'eet de la largeur de bande de la partie corrélée est exploré de façon systématique. Finalement, nous étudions une interface métal-isolant, qui présente une phase intermédiaire surprenante lorsque le couplage à l'interface est ajusté.

The properties of electrons in two dimensions (2D) raise fundamental questions that have been extensively explored by condensed matter theory. Extending standard frameworks such as the 2D Hubbard model by accounting for more than one electronic band oers the opportunity to access more complex phenomena, such as the interplay between transport and magnetism found in heavy-fermions materials. Such models are directly connected to the problem of coupled layers in complex materials known as heterostructures, which have been widely studied and synthesized in recent years, and are expected to lead to important applications. In that context, we study numerically several systems, by mean of the Determinant Quantum Monte Carlo Method (DQMC). We rst analyze the eect of electronic correlation in a band insulator, showing in particular the absence of an intermediate metallic phase. A second system consists of two coupled bands that modelize a heavy fermion model, in which the role of the bandwidth of the correlated band is systematically investigated. Finally, we consider the case of a metal-insulator interface, unveiling an intriguing intermediate phase as the interfacial coupling is tuned.