Barrette_Manuel_MSc_2016.pdf (2.957Mb)

Signature optique des ferroaimants de Hall quantiques
dans la bicouche de graphène
par
Manuel Barrette
Mémoire présenté au département de physique
en vue de l’obtention du grade de maître ès sciences (M.Sc.)
FACULTÉ des SCIENCES
UNIVERSITÉ de SHERBROOKE
Sherbrooke, Québec, Canada, 11 juillet 2016

Membres du jury
Professeur René Côté
Directeur de recherche
Département de physique
Professeur André-Marie Tremblay
Président rapporteur
Département de physique
Professeur Louis Taillefer
Membre interne
Département de physique

ii
À mon roux préféré

Un moyen permettant d’identifier expérimentalement les phases du gaz d’électrons
bidimensionnel de la bicouche de graphène en empilement bernal au remplissage ν=3
est recherché lorsque le biais électrique entre les couches est varié. À ce remplissage, si
on se concentre aux basses énergies, il est possible de ne s’intéresser qu’aux deux niveaux
de Landau composant le niveau N=0 qui sont de même spin et de même vallée, mais
d’orbitale différente. Puisque la texture du pseudospin orbital de ce système change selon la
phase, il est attendu que le couplage avec le champ électrique de la lumière devrait changer.
La dispersion des modes collectifs de chaque phase est calculée dans l’approximation GRPA
(generalized random-phase approximation) dans le domaine en biais où chacune domine
respectivement. L’absorption optique pour des polarisations linéaires en direction x et en
direction y ainsi que pour des polarisations circulaires gauche et droite est calculée. La
rotation de Faraday et l’effet Kerr sont également calculés. Des différences entre les phases
sont remarquées au niveaux de la fréquence des photons qui sont absorbés, de l’amplitude
de l’absorption et de la rotation de la polarisation ainsi que la sensibilité à certains types de
polarisation. L’effet des modes collectifs dans les phases considérées est cependant moindre
que celui qui est prédit dans un calcul qui ne tient pas compte de l’interaction de Coulomb.
iii

Je tiens à remercier mon directeur René Côté pour sa patience, son dévouement et pour
m’avoir laissé une chance. Je remercie les membres du jury pour le temps et la patience mis
en oeuvre dans le processus d’évaluation. Je remercie aussi les anciens membres du groupe,
Maxime Rondeau, Wenchen Luo et Jules Lambert, pour m’avoir accueilli au sein du groupe
et grandement contribué à ma formation.
Un merci tout spécial aux membres de la promotion Whysoserious pour les bons mo-
ments passés, présents et futurs, particulièrement aux habitants de la Commune. Merci aux
Phonons et à ses illustres membres pour les moments tout en musique et ses spectacles
d’adieux légendaires. Merci également à Anne-Marie pour m’avoir transmis sa dépendance
au café et pour les discussions autour de ce beaume pour l’âme.
Finalement, merci à mes parents, Rémi et Réjeanne, pour leur soutien constant, ainsi
qu’à mon frère Pascal pour être mon rival de Smash et autres folies.
iv