"Création et utilisation d'atlas anatomiques numériques pour la ...

Chapitre 1Structure de bandes de systèmes àbase de graphèneSommaire1.1 Graphène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.1.1 Structure cristallographique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.1.2 Structure de bande électronique . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.1.3 Niveaux de Landau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.2 Graphène multi-feuillet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.2.1 Types d'empilements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.2.2 Modèle de liaisons fortes pour le graphène multi-couche . . . 111.2.3 Graphène bi-couche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131.2.4 Graphène tri-couche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.3 Nanoruban de graphène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.3.1 Nanoruban de type "armchair" . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.3.2 Nanoruban de type zigzag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221.3.3 Eets du champ magnétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241.4 Résumé et conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27Le graphène est un matériau composé d'une couche unique d'atomes de carboneorganisés dans une structure en nid d'abeille. Le graphène est la brique élémentaireà partir de laquelle sont formés de nombreux matériaux, certains connus depuistrès longtemps comme le graphite, d'autres découverts plus récemment comme lesnanotubes ou les fullerènes. Bien que n'ayant aucune pertinence vis-à-vis de leursynthèse, cette modélisation permet cependant de décrire de manière simple les propriétésphysiques des matériaux composés à partir de la structure de référence qu'estle graphène. La structure de bande électronique du graphène a été étudiée théoriquementlongtemps avant que l'on ne puisse étudier le graphène expérimentalement[Wallace 1947]. Dans ce chapitre nous décrirons les structures de bande de diversmatériaux à base de graphène, à commencer par le graphène lui-même. Nous étudieronsensuite les propriétés des porteurs de charge dans le graphène bi-couche ettri-couche qui, comme leurs noms l'indiquent sont composés de 2 et 3 feuillets degraphène superposés et dont les propriétés électroniques sont fondamentalement différentesde celles du graphène. Enn, nous étudirons des nanorubans de graphène, etdonc l'étude du connement 1D sur les propriétés des porteurs de charge de Dirac.Les eets du champ magnétique sur les propriétés électroniques seront évoqués pourchacun de ces matériaux.