"CrÃ©ation et utilisation d'atlas anatomiques numÃ©riques pour la ...

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140Chapitre 6. Etude de la formation des états de bords dans lesnanorubans de graphèneFigure 6.20 Conductance pour un ruban 90 − aGNR en présence d'un désordreGaussien avec N I = 90 et (a) u = 1eV , (b) u = 2eV . Il est clair sur la gureque lorsque le désordre Gaussien devient trop important, le caractère positif de lamagnéto-conductance est perdu. (c) Conductance pour le même ruban en présencede désordre Gaussien N I = 90, u=2eV et de 5% d'atomes de carbone retirés surles trois chaînes extérieures de chaque coté. On remarque que la superposition desdeux types de désordre permet de conserver le caractère positif de la magnétoconductance,tout en réduisant la valeur absolue de la conductance.la dizaine de nanomètres. Pour des nanorubans de faible largeur de 10nm à 30nm,nous avons montré que le magnéto-transport est dominé par le désordre de longueportée et le désordre de bord, donnant lieu à une magnéto-conductance positivequelque soit la tension de grille. La présence de ce désordre induit une forte chutede la conductance. En eet bien que la conductance à champ nul conserve toujoursson caractère uni-dimensionnel, dû à la divergence de la densité d'états enbas de bande, les valeurs de conductance se trouvent être jusqu'à deux ordres degrandeur inférieures à celles attendues dans le cas de ruban balistique. L'étude dumagnèto-transport dans une gamme de largeur allant de 30nm à 70nm serait intéressantepour tenter de comprendre la formation progressive des états chiraux deLandau, ainsi que les phénomènes qui induisent la chute de mobilité importante quenous observons. La suspension des nanorubans pour se s'aranchir des interactionsavec le substrat, et ainsi limiter la présence d'impuretés chargées semble être elleaussi de première importance. Obtenir des échantillons de taille réduite et de fortemobilité pourrait aussi permettre l'étude des interactions électron-électron. Des simulationsrécentes prévoient un fort impact de ces interactions sur la structure debande [Shylau 2010].
ConclusionDans cette thèse, nous avons sondé les propriétés électroniques de matériaux àbase de graphène à l'aide du champ magnétique intense. En eet, les modicationsdes propriétés de conduction, et en particulier de la structure de bande électroniqueinduite par le champ magnétique, ont permis de mettre en évidence et de comprendredes phénomènes physiques sous-jacents nouveaux et pertinants.Nous avons étudié, dans le graphène mono-feuillet, les propriétés de transportproche du point de neutralité de charge. L'application d'un champ magnétique, surun système non homogène composé d'îlots électrons-trous, entraine l'apparition deuctuations dans la resistance longitudinale et deansla resistance de Hall. Ces uctationsont pour origine la transition progressive des îlots dans le régime quantiqueà des champs magnétiques dépendant directement de leurs dimensions. Nous avonsaussi mis en évidence un eet Hall quantique non-conventionnel, marqué par unechute de la résistance de Hall pour les facteurs de remplissage inférieurs à 2. Uneétude approfondie du prol de l'eet Hall en fonction du taux de désordre dansl'échantillon a permis d'éliminer une explication liée à une levée de dégénérescencedu niveau n = 0. Le potentiel électrostatique uctuant lié à la présence de défautschargés, en combinaisons avec un fort encrage du niveau de Fermi, entraîne à faiblenombre quantique une variation du ratio électrons-trous modiant ainsi le prol del'eet Hall.L'étude des propriétés électroniques du graphène multi-feuillet s'est révélée richeet complexe. Nous avons eectué une des premières mesures d'eet Hall quantiqueentier dans un échantillon de graphène tri-couche. Des simulations de la quanticationen niveaux de Landau, prenant en compte l'eet du champ électrique de grillesur la répartition de porteurs de charge entre les couches, ont été eectuées. Unecomparaison directe entre la magnéto-résistance théorique, obtenue en considérantun encrage du niveau de Fermi, et les résultats expérimentaux a permis de déterminerle type d'empilement des couches de graphène constituant l'échantillon. Afaible facteur de remplissage cet encrage du niveau de Fermi induit, comme dans lecas du graphène, une modication du ratio électrons-trous entrainant une diminutionde la résistance de Hall. Les mesures de magnéto-transport dans le graphènemulti-couche, ont montré une quantication en niveaux de Landau claire au traversde l'apparition d'oscillations Shubnikov-de Hass. Une analyse de la phase deces oscillations a permis de mettre en évidence la coexistence de deux types deporteur chiraux dans l'échantillon. Des porteurs ayant une phase de Berry nulle etdemi-entière participent simultanément à la conduction.Des mesures de magnéto-transport dans les nanorubans de graphène, ont montrédes comportements électroniques très diérents selon la gamme de largeur du ruban.Dans des rubans larges, de l'ordre de la centaine de nanomètres, nous avons montréla formation complète des états de bords chiraux résultant en une quantication dela conductance en plateaux de Hall. Le connement magnétique des porteurs sur
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RemerciementsMon travail de thèse
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Table des matières1 Structure de b
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1.3. Nanoruban de graphène 19Figur
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1.4. Résumé et conclusion 27de La
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30 Chapitre 2. Généralités sur l
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3.1. Caractéristiques des échanti
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72 Chapitre 4. Magnéto-transport d
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