Phases solides anisotropes dans les systèmes à effet Hall

Phases solides anisotropes dans les
systèmes à effet Hall quantique
Claude MONNEY
Département de Physique, Université de Fribourg
Chemin du Musée 3, CH-1700 Fribourg
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Mots-clés : effet Hall quantique, systèmes à électrons fortement corrélés, phases
électroniques solides, gaz électronique bidimensionnel.
Résumé
Un siècle après la découverte en 1879 par le physicien américain Edwin Hall du
phénomène qui allait plus tard porter son nom, l'effet Hall refait surface et se décline dans
une nouvelle version : l'effet Hall quantique. Deux prix Nobel seront décernés pour les
travaux en découlant.
Cet effet est rencontré lorsqu'un gaz d'électrons bidimensionnel est soumis à un fort
champ magnétique perpendiculaire. Le mouvement de ces derniers peut alors être décrit
par des orbites circulaires, orbites qui voient leur rayon quantifié, tout comme leur
énergie en niveaux appelés niveaux de Landau. En fonction du remplissage de ces
niveaux par les électrons présents dans le gaz, remplissage qui est inversement
proportionnel au champ magnétique, diverses phases électroniques apparaissent dans le
système, notamment des phases solides obtenues par piégeage individuel des électrons
dans le paysage accidenté du potentiel d'impuretés, mais aussi des phases liquides
quantiques. Ces dernières années, des phases électroniques solides de nature collective
ont été mises à jour, comme un cristal dit de Wigner ou encore une phase de rubans. Dans
ce travail, je me propose d'étudier la réaction de cette dernière phase hautement
anisotrope à la présence d'un champ magnétique supplémentaire : un champ magnétique
dans le plan du gaz bidimensionnel.
En accord avec des expériences menées à la fin du 20ème siècle, mes calculs traités dans
l'approximation de champ moyen de Hartree-Fock montrent que ces rubans ont tendance
à adopter une orientation perpendiculaire au champ magnétique dans le plan. De plus,
l'observation d'une brisure de symétrie dans les propriétés de transport sous l'action de ce
champ pourrait être aussi expliquée comme la disparition d'une phase isotrope issue d'un
liquide quantique incompressible en faveur d'une telle phase de rubans. Toutefois, ce
dernier scénario n'est à ce jour pas encore démontré.
Responsables du travail de diplôme : Dr. M. O. Goerbig et Prof. Dr. C. de Morais Smith.