Postodoctorat magnéto-transport dans des hétérostructures d'isolants topologiques jusqu'à 70 T (H/F)

Missions :
Étude du magnéto-transport dans les isolants topologiques jusqu’à 70 T : vers l’effet Hall quantique anormal dans des hétérostructures topologiques

La principale propriété des matériaux topologiques est l’existence d’interfaces métalliques entre deux systèmes topologiquement distincts ou simplement entre un matériau topologique et le vide, c’est-à-dire des surfaces métalliques pour les isolants topologiques 3D et des bords métalliques pour les phases topologiques 2D. Comme leur existence est garantie par la structure de bande du matériau, ces états sont dits « topologiquement protégés », dans le sens où leur existence n’est pas directement affectée par le désordre ou la géométrie, tant que ceux-ci ne modifient pas fondamentalement la structure de bande. De plus, en raison de leur chiralité, ces états de bord sont protégés contre la rétrodiffusion, les rendant « sans dissipation », comme dans l’effet Hall quantique anormal (QAH).

Avec la découverte récente d’isolants topologiques 3D magnétiques (3DTI), de nouvelles voies se sont ouvertes pour la recherche fondamentale sur les matériaux topologiques. En particulier, les hétérostructures composées de 3DTI magnétiques et non magnétiques offrent des perspectives prometteuses pour des systèmes QAH à haute température, avec des applications possibles en métrologie. En effet, dans l’effet Hall quantique, la quantification transversale en unités de e²/h peut atteindre une précision extraordinaire, meilleure que 1e-10, ce qui définit désormais l’étalon primaire du courant en métrologie. Toutefois, toute conception d’hétérostructure complexe doit s’appuyer sur un contrôle précis et une compréhension des propriétés matérielles, électroniques et topologiques des 3DTI. Dans ce projet, nous proposons de caractériser les propriétés électroniques de dispositifs à grille de couches minces d’isolants topologiques 3D épitaxiés (BiSb, BiSbTe et BiSbTeSe), synthétisés à Toulouse, en vue d’une hétérostructuration ultérieure des 3DTI.

Étant donné les mobilités relativement faibles des couches minces de 3DTI (généralement inférieures à ~1000 cm²/V.s), les oscillations Shubnikov-de Haas (spectroscopie des niveaux de Landau) devraient être visibles dans des nanostructures à grille de 3DTI épitaxiés en utilisant des champs magnétiques pulsés jusqu’à 70 T. Cela permettra de caractériser les différentes populations électroniques de l’hétérostructure (masse effective, potentiel chimique, courbure de bande), y compris les états de surface topologiques, ce qui est extrêmement difficile ou impossible à bas champ magnétique. Le laboratoire LNCMI est l’un des quatre seuls laboratoires au monde où ces mesures peuvent être réalisées. L’objectif ultime est de combiner des isolants topologiques faiblement dopés et bien contrôlés en des hétérostructures topologiques présentant l’effet QAH..

Activités :
• Fabriquer des nanostructures à grille à partir de couches minces d
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