76 Chapitre 4. Magnéto-transport dans le graphène désordonnéFigure 4.3 Magnéto-résistance longitudinale (a) <strong>et</strong> résistance de Hall (b) en fonctiondu champ magnétique <strong>pour</strong> plusieurs valeurs de tension de grille (voir èchegure 4.1). En (a) les courbes ont été articiellement décalées de −5kΩ <strong>pour</strong> desraisons de visibilité. Insert montre R xx (V g , B = 40T ). On remarque, qu'au voisinagedu point de neutralité de charge, <strong>la</strong> résistance de Hall ne présente plus son caractèrequantié, en raison de <strong>la</strong> présence simultané de trous <strong>et</strong> d'électrons dans le système.à V g = 40V <strong>et</strong> 45V ). C<strong>et</strong>te croissance est d'autant plus importante que <strong>la</strong> densitéd'états initiale à l'énergie de Fermi est faible. Nous notons que contrairement auxéchantillons "propres", aucune divergence de <strong>la</strong> magnéto-résistance n'est observéejusqu'à 57T dans c<strong>et</strong> échantillon désordonné.Commentons maintenant <strong>la</strong> résistance de Hall. Contrairement à <strong>la</strong> courbeR(V g = 30V, B) (voir gure 4.3 (b)) qui montre des p<strong>la</strong>teaux de résistance c<strong>la</strong>irà 12.9kΩ <strong>et</strong> 4.3kΩ, au voisinage du point de neutralité de charge, <strong>la</strong> résistance deHall ne présente plus de p<strong>la</strong>teaux bien développés, en raison de <strong>la</strong> présence dansl'échantillon d'une proportion égale d'électron <strong>et</strong> de trou. Nous remarquons aussique <strong>pour</strong> certaines valeurs de tension de grille, <strong>la</strong> résistance de Hall change de signe,indiquant un changement du type de porteurs majoritaires. C<strong>et</strong> e<strong>et</strong> peut être reliéà <strong>la</strong> variation de l'énergie du niveau de Fermi en champ magnétique (ce point seradétaillé de manière plus extensive dans <strong>la</strong> partie suivante).Superposée à <strong>la</strong> variation générale de <strong>la</strong> résistance que nous venons de décrire,<strong>la</strong> magnéto-résistance longitudinale <strong>et</strong> <strong>la</strong> résistance de Hall présentent de <strong>la</strong>rgesuctuations. Par inversion du tenseur de résistance on obtient :σ xx =ρ xxρ 2 xx + ρ 2 xy, σ xy = −ρ xyρ 2 xy + ρ 2 xx(4.3)
4.1. Coexistence électron-trou dans le graphène désordonné 77<strong>pour</strong> un échantillon rectangu<strong>la</strong>ire de <strong>la</strong>rgeur W <strong>et</strong> de longueur Lon en déduit queG xx = σ xxWL ,G xx =R xx = ρ xxLW , G xy = σ xy , R xy = ρ xy (4.4)R xxR 2 xx + ( LW) 2R 2 xy, G xy =−R xyR 2 xy + ( WL) 2R 2 xx(4.5)Les gures 4.4 (a) <strong>et</strong> (b) montrent les variations de <strong>la</strong> conductance, obtenues ensoustrayant une conductance monotone G(B) aux données expérimentales. On voitc<strong>la</strong>irement que l'amplitude des uctuations, ainsi que <strong>la</strong> gamme de champ magnétiquesur <strong>la</strong>quelle ces uctuations se produisent, augmente au voisinage du pointde neutralité de charge. Des uctuations de <strong>la</strong> magnéto-conductance dépendantesde <strong>la</strong> tension de grille ont déjà été rapportées dans certains travaux théoriques <strong>et</strong>expérimentaux [Zhang 2006, Abanin 2007b, Giesbers 2009], mais ne sont pas systématiquementobservées [Checkelsky 2008]. Leur présence dépend de <strong>la</strong> mobilité del'échantillon, de <strong>la</strong> température <strong>et</strong> de <strong>la</strong> gamme de champ magnétique. Dans lessystèmes mésoscopiques désordonnés, les uctuations de <strong>la</strong> magnéto-conductancesont généralement attribuées à des phénomènes d'interférences entre trajectoiresélectroniques. Le champ magnétique induit un changement de <strong>la</strong> phase des paqu<strong>et</strong>sd'ondes électroniques, modiant ainsi <strong>la</strong> gure d'interférence. Ces uctuations sontdites universelles car leurs amplitudes ne dépendent pas de <strong>la</strong> conguration microscopiquedes centres diuseurs au sein de l'échantillon (voir partie 2.1.4.2). Lesuctuations que nous observons ici n'apparaissent que proche du point de neutralitéde charge <strong>et</strong> possèdent de plus une <strong>la</strong>rge amplitude (jusqu'à 2.5e 2 /h). Ces particu<strong>la</strong>ritéssemblent exclure l'explication liée aux uctuations universelles de conductance.Une interprétation alternative est donc nécessaire. Suivant le modèle développé par[Hwang 2007a, Adam 2007], <strong>la</strong> densité d'impur<strong>et</strong>és chargées dans un échantillonpeut être déduite de sa mobilité : n imp = 5×10 15 µ −1 . En utilisant µ = 1300cm 2 /V.s,<strong>la</strong> densité d'impur<strong>et</strong>és sur l'échantillon est donc de n imp = 3.85×10 12 cm −2 . En considérantque <strong>la</strong> répartition d'impur<strong>et</strong>és est homogène, <strong>la</strong> distance moyenne entre deuximpur<strong>et</strong>és est donc d'environ 5nm. Dans le graphène désordonné, proche du pointde Dirac, l'écrantage électronique est réduit <strong>et</strong> les impur<strong>et</strong>és chargées entraînent <strong>la</strong>formation d'îlots d'électrons <strong>et</strong> de trous. Martin <strong>et</strong> al [Martin 2008] ont montré, pardes procédés d'imagerie par transistor à électron unique qu'au point de neutralité decharge <strong>la</strong> taille des îlots est du même ordre de grandeur que les distances caractéristiquesde <strong>la</strong> distribution des impur<strong>et</strong>és chargées. Il est raisonnable de considérer, aupoint de neutralité de charge, l'échantillon comme un système inhomogène constituéde zones chargées de tailles nies réparties sur toute <strong>la</strong> surface de l'échantillon. Ceszones dopées en électrons ou en trous sont dépendantes de <strong>la</strong> conguration spatialedes particules chargées, elles possèdent une forme irrégulière mais leur dimensionminimale a une distribution de taille centrée sur <strong>la</strong> distance moyenne entre deuximpur<strong>et</strong>és (l imp ≈ 5nm) (voir gure 4.5). Quand le champ magnétique augmente,<strong>la</strong> longueur magnétique l B diminue <strong>et</strong> peut devenir plus p<strong>et</strong>ite que <strong>la</strong> dimension