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Axe 3 : Étude d’états quantiques et du magnétisme local

Coordinator Christophe BRUN (INSP, Paris)

Objectives

  • Propriétés électroniques locales de matériaux massifs, de basse dimension ou de nano-objets individuels présentant un état quantique non-trivial (ondes densité de charge, ondes de densité de spin, isolant de Mott, supraconducteur, isolant topologique, supraconducteur topologique, etc)
  • Effet d’un champ magnétique extérieur sur des états quantiques non triviaux (ex: vortex supraconducteur, niveaux de Landau, etc)
  • Propriétés magnétiques (ordre local statique et excitations dynamiques) dans des nanostructures métalliques et des systèmes à base d’atomes ou de molécules uniques. Couplage entre atomes magnétiques individuels et métaux, supraconducteur, isolant topologique, etc.

Experimental techniques

  • Spectroscopie STS élastique (di/dV) et inélastique (d2i/d2V) avec ou sans champ magnétique
  • Mesures de corrélation de bruit de la conductance tunnel di/dV (< 200 MHz)
  • Spectroscopie STS polarisée en spin – couplage à des excitations haute fréquence (<30GHz)
  • Microscopie BEEM (balistic electron emission microscopy)

Laboratoires et moyens expérimentaux

  • INSP : ULT-STM fait maison, He3, 300 mK, 8-10 T vertical – canne pour RF-STM en développement + ULT-STM/Q+ en developpement, 1.2 K, 1T horizontal + 3T vertical
  • C2N : ULT-STM commercial, He3, 300 mK, 8-10 T – RF-STM en développement
  • LPS : ULT-STM fait maison, He3, 300 mK, 1T horizontal + 5T vertical
  • Institut Néel : ULT-STM/Q+ fait maison, He3 dilution, 300 mK, 14 T vertical
  • SPEC : ULT-STM commercial, He3, 1,2 K, 3 T vertical
  • IPCMS: LT-STM commercial, 4.2 K

Research examples

1. Observation directe de vortex Josephson de proximité en géométrie S-N-S
INSP, LPEM Roditchev et al. Nature Physics 11, 332 (2015)
2. Défauts bruyants dans les supraconducteurs haute température Bi2Sr2CaCu2O8+x
LPS Masse et al. Nature Comm 10, 544 (2019)
3. Dopage magnétique de matériaux van der Waals 2D
Signature de dopants individuels incorporés dans 1L-WSe2 Institut NEEL Mallet et al., Phys. Rev. Lett. 125, 036802 (2020)
4. Interaction d’échange et pointe polarisée en spin
IPCMS B. Verlhac et al. Science 366, 623 (2019)
5. Imagerie magnétique BEEM de vannes de spin Fe/Au/Fe/GaAs(001)
IPR Hervé et al. J. Appl. Phys. 113, 233909 (2013) Hervé et al. Appl. Phys. Lett. 103, 202408 (2013)