Quand les électrons miment les photons : les interféromètres

Quand les ´electrons miment les photons : les
interf´erom`etres ´electroniques
Carles Altimiras1, Anne Anthore2, Giancarlo Faini3, Ulf Gennser4, P.-A. Huynh5, H´el`ene
Lesueur6, Dominique Mailly∗7, Fr´ed´eric Pierre8, Fabien Portier9, Patrice Roche10 , and
Preden Roulleau11
1Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (LPN) – Centre National de la Recherche Scientifique
– France
2Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (LPN) – Centre National de la Recherche Scientifique
– France
3Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (LPN) – Centre National de la Recherche Scientifique
– France
4Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (LPN) – Centre National de la Recherche Scientifique
– France
5Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (LPN) – Centre National de la Recherche Scientifique
– France
6Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (LPN) – Centre National de la Recherche Scientifique
– France
7Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (LPN) – Centre National de la Recherche Scientifique
– France
8Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (LPN) – Centre National de la Recherche Scientifique
– France
9Service de Physique de l’Etat Condens´e (SPEC) – Commissariat `a l’Energie Atomique – France
10Service de Physique de l’Etat Condens´e (SPEC) – Commissariat `a l’Energie Atomique – France
11Service de Physique de l’Etat Condens´e (SPEC) – Commissariat `a l’Energie Atomique – France
R´esum´e
L’Effet Hall Quantique Entier (EHQE) a suscit´e de nombreux travaux depuis sa d´ecouverte
en 1986 et reste encore un effet tr`es pris´e des chercheurs, les isolants topologiques en sont un
r´ecent exemple. Une ´el´egante explication de l’EHQE consiste `a montrer que dans ce r´egime
les ´electrons qui portent le courant ´electrique circulent sur les bords de l’´echantillon : les
´electrons allant dans un sens occupant le bord oppos´e `a ceux circulant dans l’autre sens. Ces
canaux de conduction sont tr`es semblables au faisceau de lumi`ere qui sort d’un laser. L’id´ee
d’utiliser l’EHQE pour r´ealiser l’´equivalent des interf´erom`etres optiques avec des ´electrons
est venu alors tr`es naturellement, bien que les deux syst`emes soient extrˆemement diff´erents.
Je montrerai au cours de ce s´eminaire comment r´ealiser un interf´erom`etre ´electronique de
type Mach-Zehnder avec un gaz d’´electrons bidimensionnels obtenu dans une h´et´erojonction
GaAs/AlGaAs avec deux canaux `a chaque bords. Je d´etaillerai ´egalement comment r´ealiser
`a l’aide d’une grille un ´el´ement essentiel pour r´ealiser un interf´erom`etre: la lame s´eparatrice.
∗Intervenant
sciencesconf.org:sfp2011:375

Je pr´esenterai les r´esultats obtenus par la collaboration des groupes du CNRS-LPN et du
CEA-IRAMIS. Les mesures permettent d’acc´eder `a la longueur coh´erence des ´electrons qui
se r´ev`ele relativement faible pour un syst`eme de r´esistance nulle. En jouant avec diff´erents
courants dans chaque ´etat de bords on montre que la d´ecoh´erence est li´ee essentiellement
`a l’interaction Coulombienne entre les deux ´etats de bords pr´esents. Ces r´esultats sont
corrobor´es par une mesure directe de la perte d’´energie d’un canal de bord lors de trajet
par le groupe de Marcoussis dont je pr´esenterai le principe de la mesure. Cette exp´erience
a ´egalement montr´e comment lorsque deux ´etats de bord sont pr´esents il est possible de
fortement diminuer ces ´echanges d’´energie.
Mots-Cl´es: Effet Hall quantique, Interf´erom´etrie, Exp´ertience Mach, Zehnder