Partenaires

CNRS Universite Grenoble Alpes UPS LaNEF INSA TOULOUSE EMFL NEXT

Accueil


Accueil du site > Thèmes de recherche > Nano-objets et nano-structures semiconductrices > Résultats de recherche > Spectroscopie de sous bandes dans des Nanofils d’InAs par magnéto-transport

English

Spectroscopie de sous bandes dans des Nanofils d’InAs par magnéto-transport

Les Nanofils semi-conducteurs sont sujets à d’intenses recherches depuis les dernières décades. Ils constituent un gaz d’électron 1-D particulièrement intéressant, dans une approche bottom-up, pour le développement de composants aussi bien pour l’optoélectronique que pour les hautes fréquences et la spintronique. Ces applications reposent sur les propriétés uniques de leur structure de bande électronique ainsi que sur le contrôle des charges et de la dynamique de spin. Cependant un manque crucial de données expérimentales subsiste sur la structure de bande de Nanofils individuels.

Notre stratégie consiste à utiliser un unique Nanofil d’InAs en configuration transistor, dans un régime de boite quantique ouverte, sous champ magnétique intense. Les champs magnétiques intenses sont nécessaires pour lever la dégénérescence orbitale et la dégénérescence de spin une fois que le confinement magnétique surpasse le confinement électronique. Sous l’effet du champ magnétique, la structure de bande évolue vers des sous bandes magnéto-électriques avec une dispersion plate à zero-k, l’apparition d’états de bord chiraux, la levée de dégénérescence de spin par l’effet Zeeman et un shift des sous bandes d’énergie accompagné du diamagnétisme de Landau.

Ce travail fait apparaître la structure de bande 1-D de Nanofils d’InAs en configuration deux pointes, observés à la fois en fonction du niveau de dopage et du champ magnétique appliqué en configuration perpendiculaire à l’axe du Nanofil. Les variations de magnéto-conductance induites par l’énergie de Fermi montrent la dépendance en champ magnétique des états conducteurs 1-D, ainsi que leur dégénérescence orbitale et leur dégénérescence de spin. Sous champ magnétique intense, on observe une déplétion complète, opérant un switch-off magnétique de la conductance. Notre travail expérimental est accompagné de simulations de la structure de bande magnétique et révèle les paramètres clés du confinement électronique dans les Nanofils d’InAs.

Figure 1 : Conductance sous champ magnétique perpendiculaire, 50K et pour une tension de grille de 9V obtenue avec un Nanofil de 31 nm de diamètre (Image SEM encadré– IEMN) qui montre des traces de la structure de bande électronique. Encadré (en dessous) la caractéristique G(Vg) et sa simulation (courbe rouge) selon le formalisme de Landauer.

Figure 2 : Magnéto conductance perpendiculaire mesurée sur le même Nanofil à 50K, à Vg constant (à droit), suivant le marquage de couleur sur le graphe G(Vg) (à gauche).

Travaux réalisé en collaboration avec Yann-Michel Niquet, Ivan Duchemin, (CEA-INAC, Grenoble ), Renaud Leturcq et Philippe Caroff (IMEN, Lille).

Référence : Magnetotransport Subband Spectroscopy in InAs Nanowires, Fl. Vigneau et al., Phys. Rev. Lett. 112, 076801 (2014) http://journals.aps.org/prl/abstrac...