Thèse : Structure et propriétés de réseaux cohérents de nanocristaux semi-conducteurs

La nanostructuration de matériaux semi-conducteurs permet de modifier le comportement des porteurs de charge. Ces modifications sont causées par les effets de confinement quantique. Dans cette thèse, nous étudions par des approches théoriques (numériques et analytiques) les propriétés de réseaux cohérents de nanocristaux semi-conducteurs. Ces réseaux sont expérimentalement obtenus par des méthodes ascendantes (bottom-up) d’auto-assemblage orienté. Nous montrons que leurs structures de bandes électroniques peuvent être modélisées par un simple Hamiltonien effectif dont les énergies propres sont analytiques.  En outre, nous proposons une méthode descendante (top-down) de nano-fabrication consistant en la gravure de puits quantiques semi-conducteurs par des méthodes de lithographie. Cette approche permet de reproduire artificiellement des réseaux bidimensionnels à fort intérêt et comportant des fermions de Dirac tels que le nid d’abeilles, le kagome et le Lieb. Nous étudions ensuite l’effet d’un champ magnétique statique sur un nanocristal isolé, puis sur un réseau de nanocristaux en nid d’abeilles dans lequel nous prédisons l’apparition de grands moments magnétiques. Enfin, nous montrons que dans les réseaux carrés PbSe,  un désordre original portant sur les signes des termes de couplage entre nanocristaux apparaît. Nous montrons que ce désordre est réductible par des transformations de jauge, et nous quantifions le désordre réel (résiduel) ressenti par les électrons.

M. Gabriel BESTER, Université de Hambourg, Rapporteur

Mme. Claudine LACROIX, Institut Néel, Grenoble, Rapportrice

M. Fabrizio CLERI, Université de Lille, Examinateur

Mme. Cristiane MORAIS-SMITH, Université d’Utrecht, Examinatrice

M. Bernard PLAÇAIS,  ENS Paris, Examinateur

M. Daniël VANMAEKELBERGH, Université d’Utrecht, Invité

M. Christophe DELERUE, IEMN, Lille , Directeur de thèse

Résumé: