Les matériaux quantiques représentent une vaste classe de matériaux dans lesquels les fortes interactions entre électrons donnent lieu à des effets électroniques quantiques collectifs comme la supraconductivité, le magnétisme ou la commutation résistive.
Pour augmenter les interactions électroniques, on peut typiquement utiliser des matériaux où les atomes ont un grand nombre d’électrons de valence (métaux de transition), ou limiter la dimensionnalité du cristal pour confiner les électrons (matériaux 2D, 1D, points quantiques).
Les propriétés des matériaux quantiques sont à fort potentiel pour le développement de composants électroniques innovants. Notamment, la commutation résistive induite par impulsion électrique dans des matériaux appelés matériaux de Mott peut mimer certaines fonctions neuromorphiques : le changement d’état de résistance obtenu suite à une série d’impulsions électriques est analogue à la réponse d’un neurone biologique [1] .

L’un des enjeux actuels majeurs est d’intégrer ces matériaux à l’industrie microélectronique existante, à grande échelle, et basée sur des technologies spécifiques aux substrats silicium et semiconducteurs III-V tels que le GaAs ou le GaP. L’enjeu réside à la fois dans la fabrication et dans la maîtrise des propriétés électroniques de ces matériaux à grande échelle.
A l’IEMN, un bâti dédié à la synthèse de matériaux chalcogénures par épitaxie par jet moléculaire, installé en 2020, a permis de fabriquer des couches d’un matériau de Mott bidimensionnel découvert en 2021, 1T-TaSe2. Jusqu’ici, ce matériau bidimensionnel, difficile à fabriquer sous forme cristalline, avait été obtenu uniquement sur substrat métallique. Ces substrats réduisent considérablement les possibilités d’applications puisqu’ils court-circuitent le matériau actif. Dans ce contexte, le groupe EPIPHY a réussi à fabriquer des monocouches de TaSe2 sur un substrat semiconducteur III-V, le phosphure de gallium.  Ces couches ont fait l’objet d’une caractérisation multiéchelle par le groupe PHYSIQUE.