Description

Les hétérostructures de van der Waals bidimensionnelles (2D), composées de graphène et de dichalcogénures de métaux de transition, se sont imposées comme une plateforme fascinante pour explorer l'interaction entre de fortes corrélations électroniques et une topologie de bande non triviale, comme l'illustre la récente observation de cristaux de Wigner/Hall et d'isolants de Hall quantiques anormaux fractionnaires au sein de super-réseaux de moiré de graphène rhomboédrique alignés avec du hBN, dont les excitations non abéliennes présentent un intérêt majeur pour le calcul quantique sans décohérence.

Faisant suite à nos récents travaux de microscopie à effet tunnel (STM) sur le graphène bicouche de Bernal, l'objectif central de ce projet de doctorat est d'étudier le diagramme de phase du graphène rhomboédrique par STM selon deux géométries : Dans la géométrie STM/STS standard, pour l'étude de la densité d'états des minibandes de moiré et la symétrie des orbitales de moiré. Dans la géométrie de détection de charge, où une couche supérieure de graphène est empilée sur la couche rhomboédrique, afin de mesurer la compressibilité électronique, permettant de mesurer le nombre de Chern des minibands.
Cette géométrie permettra d'explorer le diagramme de phase en fonction du champ électrique là où les phases quantiques anormales fractionnaires sont observées.

Compétences requises

Étudiant(e) intéressé(e) par la physique des solides fondamentale. Les étudiants titulaires d'un master en physique des solides, physique quantique ou dispositifs quantiques sont encouragés à postuler. Les étudiants devront fabriquer des échantillons et réaliser des expériences ; un goût pour la physique expérimentale est donc nécessaire.

Bibliographie

[1] Z. Lu et al., Extended quantum anomalous Hall states in graphene/hBN moiré superlattices, Nature 637, 1090 (2025).

Related group publications:
[2] V. Sheina et al., Hydrogenic spin-valley states of the bromine donor in 2H-MoTe2, Commun. Phys. 6, 1 (2023).
[3] Y. Wang, M. Haze, H. T. Bui, W.-H. Soe, H. Aubin, A. Ardavan, A. J. Heinrich, and S.-H. Phark, Universal quantum control of an atomic spin qubit on a surface, Npj Quantum Information 9, 1 (2023).

Mots clés

STM, graphene, rhombohedral, quantum anomalous Hall