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Phénomènes quantiques cohérents dans les monocouches désordonnées de dichalcogénures de métaux de transition

Vendredi 4 octobre 2019 14:00 - Duree : 2 heures
Lieu : Amphithéâtre, Maison des Magistères, Bâtiment W, CNRS - 25 Avenue des Martyrs - 38042 Grenoble

Orateur : Soutenance de Thèse de Stefan ILIC (IRIG/PHELIQS)

Les monocouches de dichalcogénures de métaux de transition (TMDC) sont des matériaux bidimensionnels découverts récemment. Ils possèdent un fort couplage spin-orbite (SOC) intrinsèque qui agit comme un champ Zeeman effectif perpendiculaire, mais avec des orientations opposées dans chaque vallée située autour des points +K et -K de la zone Brillouin. En présence de désordre, ce SOC influence fortement les phénomènes quantiques cohérents dans les TMDC. Dans cette thèse, nous étudions deux de ces phénomènes : la supraconductivité et les corrections à la conductance dues aux interférences quantiques, telles que la localisation ou l’anti-localisation faible, ainsi que les fluctuations universelles de la conductance. Une supraconductivité a été identifiée expérimentalement dans plusieurs TMDC, aussi bien dans les régimes dopés n (MoS2, WS2) que p (NbSe2, TaS2). Dans ces matériaux, le SOC intrinsèque provoque un "appariement d’Ising" inhabituel des paires de Cooper. En effet, celles-ci sont formées avec des électrons provenant de vallées opposées, donc leurs spins sont figés perpendiculairement à la couche. Un champ magnétique appliqué parallèlement à la couche n’est donc pas efficace pour briser les paires de Cooper par l’effet paramagnétique, ce qui entraîne une augmentation considérable du champ critique dans le plan. C’est la signature principale de la supraconductivité d’Ising. Dans la première partie de ce travail, nous calculons le champ critique et la densité des états dans les TMDC supraconducteurs désordonnés. Nous montrons que la diffusion intra-vallée n’affecte pas ces propriétés. En revanche, elles dépendent fortement de la diffusion inter-vallée qui produit un mécanisme de brisure des paires de Cooper. Dans les supraconducteurs Ising dopés p, dans lesquels plusieurs bandes croisent le niveau de Fermi, nous identifions la diffusion inter-bande comme un autre mécanisme important de brisure des paires. Nous montrons qu’une faible diffusion inter-vallée ou inter-bande peut expliquer les observations expérimentales dans les supraconducteurs TMDC dopés n ou p, respectivement. Dans la deuxième partie de ce travail, nous calculons les corrections à la conductance dues aux interférences quantiques dans les TMDC métalliques. Leur mesure peut servir de sonde indépendante pour identifier la nature du SOC et du désordre. En raison de l’interaction entre la structure de la vallée et le SOC, ces matériaux présentent un riche comportement de localisation (ou anti-localisation) faible et des fluctuations universelles de la conductance, qui sont qualitativement différents des autres systèmes bidimensionnels, comme les métaux conventionnels ou le graphène. Nos résultats peuvent également être utilisés pour décrire les hétéro-structures graphène/TMDC, dans lesquelles le SOC est induit dans la couche de graphène. Nous discutons différents régimes de paramètres qui permettent d’interpréter des expériences récentes et d’évaluer l’intensité du SOC et du désordre. En outre, nous montrons qu’un champ Zeeman dans le plan peut être utilisé pour distinguer les contributions de différents types de SOC à la localisation ou l’anti-localisation faible.

Contact : odile.rossignol@cea.fr

Discipline évènement : (Biologie / Chimie)
Entité organisatrice : (CEA / IRIG)
Nature évènement : (Soutenance de thèse)
Site de l'évènement : Polygone scientifique

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