soleil

Microscopie et spectroscopie à effet tunnel

Responsable : Jean-Christophe GIRARD
Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies

Les travaux de l’équipe portent sur l’étude des propriétés électroniques de surface sondées à l’échelle atomique grâce aux techniques de microscopie et spectroscopie à effet tunnel (STM/STS). Les matériaux étudiés sont essentiellement les semi-conducteurs (III-V, II-VI, di-chalcogénures, matériaux 2D), semi-métaux (Weyl), et isolants (oxydes, isolants topologiques), possédant tous des propriétés quantiques remarquables. Concernant les semi-conducteurs, il est possible de mettre en évidence, grâce à l’imagerie de fonction d’onde par STM, l’extension spatiale électronique des états quantiques confinés dans des nanostructures tels que les boîtes et bâtonnets quantiques. Notre équipe travaille également sur des impuretés et défauts atomiques individuels magnétiques dans ces matériaux. En effet, réduire l’interaction entre ces impuretés magnétiques et leur environnement permet d’augmenter les temps de vie et temps de cohérence de spins, paramètres clés pour l’utilisation de spins uniques comme Qbits. Le STM est également un outil unique pour construire des systèmes à l’échelle de l’atome grâce à la manipulation atomique par la pointe, ce qui permet la création d’objets quantiques intriqués modèles, comme par exemple des chaines d’Heisenberg d’atomes avec un couplage antiferromagnétique, ou un réseau de spins, ou Qbits, en interaction. Enfin, nous développons la technique de résonance paramagnétique électronique par STM (ESR-STM). L’ESR est déjà utilisée pour l’exécution d’algorithme ou de simulation quantique sur des assemblées de spins, l’ESR-STM apporte la résolution spatiale et permet de réduire les mesures de résonance paramagnétique à un spin unique.

  1. Zhang et al., Quantum confinement effects in Pb nanocrystals grown on InAs, PRB 97, 214514 (2018).
  2. Vlaic et al., Superconducting parity effect across the Anderson limit, Nature Comm. 8, 14549 (2017).
  3. Papatryfonoset al., One-Dimensional Nature of InAs/InP Quantum Dashes Revealed by Scanning Tunneling Spectroscopy, Nano Lett. 15, 4488 (2015).

LISTE DES MEMBRES PERMANENTS DE L’ÉQUIPE

Hervé Aubin (DR) : herve.aubin(at)u-psud.fr

Christophe David (IE) : christophe.david(at)u-psud.fr

Jean-Christophe Girard (CR) : jean-christophe.girard(at)u-psud.fr

Guillemin Rodary (CR) : guillemin.rodary(at)u-psud.fr