Partenaires

CNRS Universite Grenoble Alpes UPS LaNEF INSA TOULOUSE EMFL NEXT

Accueil


Accueil du site > Thèmes de recherche > Systèmes désordonnés > Localisation dans des films de SnO2

English

Localisation dans des films de SnO2

Les phénomènes d’interférences quantiques dans les conducteurs désordonnés sont bien connus et leurs effets sur la conductance électrique sont largement utilisés afin de déterminer le temps de diffusion inélastique des porteurs de charge et, par suite les mécanismes de diffusions inélastiques. En raison de la prépondérance des effets de localisation faible dans les systèmes bi-dimensionnels, ces derniers sont devenus l’objet d’études intensives. Mais la dimensionalité réduite et la présence de désordre conduit non seulement à renforcer les effets d’interférences, mais aussi à prendre en compte les interactions électron-électron. Il est apparu que des caractéristiques telles que la densité d’états, la dépendance en fonction de la température et du champ magnétique de la conductance électrique ne pourraient être décrites qu’à la condition de prendre en compte les effets des interactions électron-électron dans un système désordonné de basse dimensionalité [1]. En outre, les mécanismes de déphasage dans le cas de localisation faible (WL) sont fortement liés aux effets d’interactions : diffusion inélastique électron-phonon, diffusion quasi-élastique électron-électron accompagnée d’un faible transfert d’énergie. La corrélation entre les effets d’interférences et les effets d’interactions reste un problème intriguant qui est loin d’être résolu [2].

Dans nos films polycristallins de SnO2 la dépendance en champ magnétique transverse de la conductance est positive et peut être décrite en termes de 2D WL, la diffusion quasi-élastique électron-électron accompagnée d’un faible transfert d’énergie étant responsable du mécanisme de rupture de phase. La Fig. 1 présente la dépendance de la magnétoconductance en fonction du champ magnétique normalisé B/Bφ mesurée sur un même échantillon, pour des champs allant jusqu’à 50 T. Ici, Bφ (T) est la valeur du champ magnétique pour laquelle le flux du champ magnétique à travers une aire fermée déterminée par les différents chemins empruntés par l’électron devient égal au quantum de flux h/2e. Aussi bien à partir du cartouche de la Fig.1, où les courbes sont représentées en coordonnées linaires, qu’à partir de la partie centrale de la même figure, on peut se rendre compte qu’à fort champ (à partir de 8 T ici) les courbes présentent un comportement différent et ne se recouvrent plus. Ceci nous suggère de prendre en compte l’anisotropie des potentiels de diffusion afin de décrire les résultats observés. Dans cette gamme de forts champs de multiples particularités de diffusion unique peuvent se manifester à différentes températures. Les courbes expérimentales de la Fig. 1 ressemblent à celles décrites par Zduniak A. et al.[3] et Germanenko et al. [4] où le modèle de localisation faible est étendu au delà de la limite du régime diffusif. Dans le cadre de ce modèle, seules des petites boucles fermées sont supposées contribuer aux effets de localisation faible à de tels forts champs magnétiques, le nombre minimum de collisions impliquées dans une boucle étant 3. On peut supposer qu’en ce qui concerne les effets d’interaction électron-électron, ces triangles devraient être plus aisés à étudier qu’aucun autre chemin compliqué impliquant un grand nombre de collisions. Comme dans beaucoup de matériaux le déphasage impliqué dans les effets de localisation faible se trouve être dû aux interactions électron-électron, l’étude de ces matériaux à fort champ magnétique devrait donner des informations importantes sur ces interactions (du fait qu’à fort champ les interférences entre les fonctions d’onde d’un électron sont détruites, ce sont les effets des interactions qui devraient donner la contribution principale à la magnétoconductance).

PNG - 23.2 ko
Fig. 1 magnétoconductance en fonction du champ normalisé (voir texte). Dans le cartouche : en fonction du champ magnétique.

Le problème des interactions électron-électron dans les systèmes désordonnés est toujours étudié expérimentalement, mais, il reste cependant, beaucoup de questions non résolues. Une question importante est la question à propos de l’équivalence entre ce qu’on appelle le mécanisme de Nyquist pour les interactions électron-électron impliquant de faibles transferts d’énergie et l’interaction d’un électron avec le champ électromagnétique fluctuant dans l’espace et le temps, produit par tous les autres électrons du système. L’analyse des données de magnétorésistance obtenues à fort champ magnétique dans nos échantillons de films polycristallins de SnO2, donnera une autre possibilité de justifier le mécanisme d’interaction électron-électron dans les systèmes désordonnés. Nos échantillons présentent l’avantage de pouvoir contrôler le degré de désordre et donc de pouvoir ajuster la gamme où existent des interférences quantiques en présence de forts champs magnétiques. Ensuite, comme nous avons des données obtenues en champ tranverse, nous devons effectuer des mesures en champ parallèle dans le but de vérifier l’existence d’effets de localisation faible (dans un système 2D, ces effets sont anisotropiques) et d’extraire les contributions partielles des divers mécanismes de transport. Ces assertions seront renforcées en analysant plusieurs échantillons différant par la taille et la distribution des cristallites.

Reférences :

[1] Altshuler B.L., Aronov A.G. « Electron-electron interaction in disordered conductors » in Modern problems in condensed matter sciences Vol 10, Efros A.L. & Pollak M. ed., North Holland 1985

[2]Pagnosin I.R., Meikap A.K., Lamas T.E., Gusev G.M., Portal J.C. Phys Rev B 78, 115311 (2008)

[3] Zduniak, A. Dyakonov M.I., Knap W. Phys Rev B 56, 1996 (1997)

[4]Germanenko A.V., Minkov G.M., Sherstobitov A.A., Rut O.E. Phys Rev B 73, 233301 (2006)