Étude expérimentale des excitations topologiques de l'effet Hall quantique à [nu] =1 dans les hétérostructures semiconductrices à double puits quantique

• Main Author: Charlebois, Serge
• Other Authors: Beerens, Jean
• Language: French
• Published: Université de Sherbrooke 2002
• Online Access: http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/4999

De nombreux travaux théoriques et expérimentaux ont été publiés sur les excitations topologiques de gaz électroniques bidimensionnels (GE2D), appellées [i.e. appelées] skyrmions, dans le régime de l'effet Hall quantique à remplissage unitaire. On attend des excitations semblables appellées [i.e. appelées] bimérons dans les systèmes formés de deux GE2D couplés. Contrairement au cas des GE2D simples, aucune expérience n'a, à notre connaissance, présenté la mesure d'une propriété spécifique aux bimérons. Nous présentons dans cette thèse des travaux expérimentaux ayant pour objectif l'étude d'excitations topologiques dans les hétérostructures à double puits quantique. Une manifestation attendue des bimérons est la présence d'une anisotropie dans la conductivité à travers une constriction. Nous avons conçu un dispositif original à point de contact à trois grilles non-coplanaires. Ce dispositif à trois grilles a la particularité de permettre la création d'une constriction étroite dans le double GE2D tout en permettant l'équilibrage de la densité électronique entre les deux puits dans l'étroit canal de conduction. Nous avons fabriqué ce dispositif de taille submicronique par électrolithographie sur des hétérostructures à double puits. Les dispositifs ainsi fabriqués ont été étudiés à basse température (0.3K) et ont montré un fonctionnement conforme aux attentes. Les travaux n'ont pas permis de mettre en évidence une anisotropie de transport révélatrice de l'existence de bimérons. Cette thèse est à notre connaissance la première étude expérimentale visant la réalisation de l'expérience d'anisotropie de transport et est ainsi une contribution significative à l'avancement des connaissances dans ce domaine. Les travaux théoriques que nous présentons ont permis de montrer l'effet des excitations topologiques sur la capacité grille-GE2D du système. Ces travaux ouvrent la voie de la détection des bimérons par l'intermédiaire de la mesure de la capacité grille-GE2D ou encore de la susceptibilité électrique du GE2D. Poursuivant cet objectif, nous avons conçu, réalisé et testé un dispositif de mesure in situ de la capacité grille-GE2D d'une hétérostructure. Nous avons également suggéré d'autres méthodes expérimentales pour la mise en évidence des bimérons par le couplage de la texture de pseudospin à la capacité du GE2D.