Квантова наноелектроника и спектроскопия - QuNES (253) - Institut Neel
Локална спектроскопия и квантов транспорт в 2D материали и наноструктури
QuNES
Цели
Изследователските области на QuNES обхващат мезоскопска физика, квантова наноелектроника и наука за повърхността. Основните теми са електронни свойства на 2D материали като графен и дихалкогениди на преходни метали, топологични подреждания в материалите на Дирак, квантова термодинамика, хибридни свръхпроводящи устройства, физика на много тела в полупроводникови квантови точки и точкови контакти и силно неуредени свръхпроводници. Оригиналността на екипа на QuNES е да комбинира квантови транспортни измервания с локални измервания на сонда, използвайки сканираща тунелна микроскопия и спектроскопия, атомна силова микроскопия и сканираща портална микроскопия, при много ниска температура, в ултра висок вакуум и под високо магнитно поле.
Общ преглед
Електронни свойства на 2D материалите
Графен и дихалкогениди на преходни метали
Топологични фази в материалите на Дирак
Графен в квантовия режим на Хол
Термодинамика на квантовите устройства
Термичен транспорт с помощта на хибридни свръхпроводящи кръстовища
Разширение на облак Кондо около квантови точки
Разследване на порта за сканиране на облака за скрининг Kondo
Силно неподредени свръхпроводници
Аморфни свръхпроводящи филми
2D материали
Електронни свойства на 2D материалите
Графен и дихалкогениди на преходни метали
Pierre Mallet, Jean-Yves Veuillen
Индуциране на магнетизъм в графен с водородни атоми
Изолираните водородни атоми, абсорбирани върху графена, се предвиждат да предизвикат магнитни моменти. Тук ние демонстрираме, използвайки STM, допълнен от изчисления на първи принципи, че адсорбцията на единичен Н атом върху графен предизвиква магнитен момент, характеризиращ се със спин-разделено състояние от 20 meV при енергията на Ферми. Чрез използване на върха STM за манипулиране на атоми H с атомна точност е възможно да се приспособи магнетизмът на избрани графенови области.
Сътрудничество:
Universidad Autonoma de Madrid
Публикации:
Контрол на атомен мащаб на графеновия магнетизъм чрез използване на водородни атоми, H. Gonzalez-Herrero, JM Gomez-Rodriguez, P. Mallet, M. Moaied, JJ Palacios, C. Salgado, MM Ugeda, J.-Y. Veuillen, F. Yndurain и I. Brihuega, Science 352, 437 (2016)
Ван дер Ваалсови хетероструктури на TMD върху графен
Извършихме STM/STS измервания, за да картографираме появите на лентите и електронната лента на 2D полупроводникови TMD като WSe2 или MoSe2, нанесени върху Gr/SiC чрез механично ексфолиране или MBE. Анализирахме как тези електронни свойства се настройват от подложката и от статично разстройство като краища на стъпалата, дефекти на атомната скала, заредени примеси и граници.
Сътрудничество:
LNCMI Гренобъл
SPINTEC Гренобъл
Публикации:
Сканираща тунелна спектроскопия на интерфейси графен/полупроводник на Ван дер Ваалс: липса на закрепване на нивото на Ферми, T. Le Quang, V. Cherkez, K. Nogajewski, M. Potemski, MT Dau, M. Jamet, P. Mallet и J.- Y. Veuillen, 2D материали 4, 035019 (2017)
Огъване на лента, предизвикано от заредени дефекти и ръбове на атомно тънки филми от дихалкогениди от преходни метали, T. Le Quang, K. Nogajewski, M. Potemski, MT Dau, M. Jamet, P. Mallet и J.-Y. Veuillen, 2D Материали 5, 035034 (2018)
Топологични фази
Топологични фази в материалите на Дирак
Графен в квантовия режим на Хол
Бенджамин Сачепе, Херман Селие
Алексис Куасар, Корентин Депре, Марко Гера, Хадриен Виньо
Спирална квантова фаза на Хол в графен на SrTiO3
Разкрихме нова индуцирана от взаимодействието топологична фаза в нулевото ниво на графен от Ландау. Тази фаза е изолираща в по-голямата си част и показва двойка спин-филтрирани, спираловидни ръбови канали. Той се появява под умерено перпендикулярно магнитно поле, когато графенът е поставен в близост до диелектричен субстрат с висок k. В тази работа ние демонстрираме забележително силен квантов спинов ефект на Хол, който издържа до 110 K на микрономи дълги разстояния, което отваря нов път за спинтроника и топологична свръхпроводимост. Повече информация
Публикации:
Хеликална квантова фаза на Хол в графен на SrTiO3, L. Veyrat, C. Déprez, A. Coissard, X. Li, F. Gay, K. Watanabe, T. Taniguchi, ZV Han, BA Piot, H. Sellier и B. Sacépé, Science 367, 781 (2020)
Финансиране:
Безвъзмездна помощ на ERC QUEST (2015-2020)
Квантови точкови контакти в графен с висока подвижност
Липсата на енергийна междина в графена при нулево магнитно поле затруднява производството на наноструктури, използвайки метални повърхностни врати. При големи магнитни полета обаче образуването на нива на Ландау създава пропуски в спектъра, а проводящите крайни канали следват електростатичния потенциал на портите. В този режим могат да се реализират контакти с квантови точки, за да се контролира броят на каналите, предадени през устройството. Графеновата люспа може също да бъде капсулирана между две боро-нитридни люспи, за да се повиши нейната електронна подвижност. В такава хетероструктура се повдига четирикратната дегенерация на нивата на Ландау и се наблюдава дробният квантов ефект на Хол. Благодарение на това безпрецедентно качество на графена, ние постигнахме прецизен контрол на предавания ток чрез контакт с квантова точка и вече могат да бъдат изследвани по-сложни устройства, като квантови интерферометри на Хол. Повече информация
Публикации:
Настроимо предаване на квантови канали на ръба на Хол с повдигане на пълна дегенерация в графенни устройства с разделен затвор, К. Цимерман, А. Джордан, Ф. Гей, К. Уатанабе, Т. Танигучи, З. Хан, В. Бушиат, Х. Селие, и Б. Сачепе, Nature Communications 8, 14983 (2017)
Режим на ниско магнитно поле на стеснение, дефинирано от портата в графен с висока подвижност, L. Veyrat, A. Jordan, K. Zimmermann, F. Gay, K. Watanabe, T. Taniguchi, H. Sellier и B. Sacépé, Nano Letters 19, 635 (2019)