Partenaires

CNRS Universite Grenoble Alpes UPS LaNEF INSA TOULOUSE EMFL NEXT

Accueil


Accueil du site > Production scientifique > Actualités > Effet Hall quantique dans le graphène sous champ magnétique intense

English

Effet Hall quantique dans le graphène sous champ magnétique intense

Les feuillets de graphène déposés sur des substrats SiO2 étaient considérés, dans les premiers temps qui suivirent leur découverte, comme des systèmes parfaitement bidimensionnels d’atomes de carbone arrangés selon une structure hexagonale. Cependant, il fût très tôt démontré que leur interaction avec le substrat provoque la formation d’îlots locaux chargés alternativement négativement et positivement, rendant l’échantillon inhomogène d’un point de vue électrique [1]. Les propriétés électroniques fondamentales du graphène en présence de falques d’électrons et de trous ont déjà été largement étudiées théoriquement [2] et expérimentalement [3]. Cependant peu de choses sont connues vis-à-vis de leurs conséquences sous champ magnétique intense. Pour palier à ce manque, des expériences de magnéto transport dans du graphène désordonné ont été réalisés sous champ magnétique pulsé jusqu’à 60T.



Figure : Proche du point de neutralité de charge, la présence d’ilots chargés fait du graphène un milieu inhomogène dans lequel le potentiel électrostatique fluctue localement. Lorsqu’un champ magnétique intense est appliqué, la structure des niveaux de Landau évolue localement et provoque l’apparition de porteurs chargé négativement (électrons) et positivement (trous). En conséquence, l’effet Hall a tendence à s’annuler sous fort champ magnétique et pour des faibles densités de porteur de charge.


Lorsque la densité de porteur de charges est grande, l’effet Hall quantique est observé sous la forme de plateaux quantifiés de la résistance de Hall, tandis que la résistance longitudinale s’annule dès que le facteur de remplissage atteint la série de valeurs entières ν=2, 6, 10 etc… Cependant, alors que le système est progressivement conduit vers le point de neutralité de charge, la résistance de Hall a tendance à s’annuler, suggérant la contribution simultanée des électrons et des trous dans les propriétés de transport électrique. Cet effet est directement relié à la présence d’îlots chargés positivement et négativement, ayant des effets contraires dans la résistance de Hall. Dans ce régime, le ratio de porteurs de charge positive et négative dépend de la position du niveau de Fermi, elle-même très affectée par le champ magnétique.


Références
[1] Y. Zhang et. al., Nature Physics 5 (2009) 722
[2] R.P. Tiwari et. al. Phys. Rev. B 79 (2009) 165408
[3] S. Cho et. al., Phys. Rev. B 77 (2008) 081402(R)


Remerciements
Cette étude a été financée par le programme européen EuroMagNet II sous le contrat No. 228043, par l’Agence Nationale pour la Recherche sous le contrat No. ANR-08-JCJC-0034-01. Les auteurs souhaitent remercier chaleureusement Prof. K.S. Novoselov (Univ. Machester) pour sa participation dans cette étude.


Ce travail a été publié dans
J.M. Poumirol et. al. Phys. Rev. B 82 (2010) 121401
J.M. Poumirol et. al. New J. Phys. 12 (2010) 083006


Les membres du LNCMI impliqués dans ce travail sont :
J.M. Poumirol, W. Escoffier, B. Raquet, M. Goiran, A. Kumar