H/F Doctorant. Couplage fort dans des cavités à base de Moiré TMD: Blocage et Topologie

Sujet de thèse :
Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'un projet ANR entre l'Institut Pascal (CNRS/UCA, Clermont-Ferrand), Majulab CNRS et NTU (Singapour), et le CRHEA, CNRS (Nice). Le titre du projet est 'Ingénierie du couplage lumière-matière dans les microcavités optiques à base de TMD : des excitons libres aux excitons-polaritons Moiré'. Le projet implique la fabrication de microcavités avec des monocouches et des bicouches de Dichalcogénures de Métaux de Transition (TMD) arrangées en motif Moiré, leur étude expérimentale et théorique. Cette thèse représente la partie théorique de ce projet. Les superviseurs sont G. Malpuech et D. Solnyshkov à l'Institut Pascal et T. Liew à Majulab. L'étudiant en doctorat sera principalement basé à Clermont-Ferrand mais pourra également travailler pendant un certain temps à Singapour (6 mois max).
Contexte :
L'étude des matériaux 2D a débuté avec le graphène, une feuille unique d'atomes de carbone formant un réseau en nid d'abeille. Le graphène est un matériau sans bande interdite présentant des points de Dirac (électrons sans masse) à l'origine de ses propriétés uniques de transport électronique. Un nouveau domaine de recherche est apparu il y a une décennie, lorsque les gens ont commencé à considérer le graphène bicouche, avec une petite différence entre l'orientation des deux couches. Cela conduit à la présence d'une période supplémentaire, beaucoup plus grande que celle du réseau d'origine. Les bandes électroniques sont repliées et deviennent beaucoup plus petites, et il a été démontré que pour des angles de rotation 'magiques' [1], les bandes repliées pourraient devenir plates et topologiquement non triviales. Ensuite, des travaux expérimentaux ont démontré des propriétés de transport assez uniques, telles que la supraconductivité [2], qui pourrait être associée aux propriétés de ces bandes plates topologiques.
Les monocouches de dichalcogénures de métaux de transition (TMD) représentent un autre type de matériaux 2D. Ils forment également un réseau en nid d'abeille avec deux types d'atomes différents, ce qui signifie qu'une bande interdite est ouverte aux points de Dirac. Le matériau correspondant est un semi-conducteur à bande interdite directe, adapté à l'optique. Ils sont très activement étudiés depuis une décennie [3] en raison de leurs propriétés exceptionnelles, telles que la stabilité des excitons et des trions [4], ainsi que les règles de sélection optique [5] (verrouillage spin-valley). En effet, les points de Dirac éclatés peuvent être décrits par un hamiltonien de Dirac massif, la géométrie non triviale (topologie) des bandes correspondantes étant à l'origine du verrouillage spin-valley. Il est possible de fabriquer des TMD Moiré. Deux monocouches combinées à un angle non nul donnent un super-réseau Moiré [6] avec une période arbitraire contrôlée par l'angle d'orientation. La structure de bande repliée montre à nouveau de nouvelles propriét
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