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Oleksii Shevtsov

Contribution à la théorie du transport quantique : isolants topologiques à base de graphène et phénomènes à fréquence finie

Publié le 26 octobre 2012


Thèse soutenue le 26 octobre 2012 pour obtenir le grade de docteur de l'Université de Grenoble - Spécialité : Nanophysique

Résumé :
Les évolutions rapides du marché des composants électroniques font apparaître de nombreux challenges pour la conception et la fabrication de ces derniers. Lorsque ces éléments deviennent plus petits, leur comportement se complexifie à mesure que de nouveaux phénomènes, liés aux effets d'interférence, entrent en jeu. Comprendre ces derniers nécessite le développement d'outils théoriques avancés. Dans ce contexte cette thèse est consacrée au transport électronique quantique dans des systèmes multi-terminaux. Dans la première partie on développe un formalisme général, utilisant les fonctions de Green de Keldysh, pour le transport électronique quantique dans des systèmes multi-terminaux en présence de perturbations oscillantes. Nous sommes capable d'exprimer toute observable AC en termes de fonctions de Green à l'équilibre et des self-énergies des contacts. Ceci fait de notre formalisme un outil pratique pour toute une variété de perturbations à fréquence finie. Dans la seconde partie on présente l'idée d'induction d'un fort couplage spin-orbite dans le graphène en déposant à sa surface un certain type d'atomes lourds. Le graphène devient alors un isolant topologique. Nous avons ensuite étudié l'évolution de la phase topologique avec un champ magnétique externe. Une transition entre la phase de Hall quantique et la phase de Hall quantique de spin a été identifiée dans le même système en variant seulement la position du niveau de Fermi. Nous avons montré qu'une hétérojonction entre ces deux phases donnait lieu à un nouveau type d'état chiral à l'interface.

Jury :
Président : Frank Hekking
Rapporteur : Mark Gerbig
Rapporteur : Christophe Mora
Examinateur : Vincent Bouchiat
Examinateur : Fabio Pistolesi
Examinateur : Stephan Roche
Directeur de thèse : Xavier Waintal

Mots clés :
Transport quantique, Fréquence finie, Graphène, Couplage spin-orbite, Effets Hall

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