Couplage en série de rubans de HgTe avec différents désordres magnétiques

Dans l’optique de réaliser des dispositifs à trois niveaux de conductance (G = 2, G = 1 et G = 0), nous pouvons imaginer deux zones désordonnées : une contenant un désordre polarisé up et l’autre contenant un désordre polarisé down. Avant de nous lancer dans l’étude de systèmes couplés, il conviendra d’effectuer une étude sur l’influence du rapport d’aspect des zones contenant le désordre.

Comme on peut le voir principalement à la Fig. 2.21, l’état de bord bloqué possède une certaine longueur de pénétration dans la zone désordonnée : les courants locaux s’enfoncent dans la zone de désordre avant de faire demitour vers le contact. Nous sommes ici face à un problème de percolation [106], le blocage du canal dépend de la longueur de la zone désordonnée et de l’espacement entre les deux bords de l’échantillon.

Nous imaginons en première approximation que la seconde zone désordonnée pourra bloquer le canal que la première zone a laissé passer, et ainsi obtenir une phase G = 0 avec un désordre relativement faible. On se propose donc de vérifier cette hypothèse à l’aide du modèle que nous avons déjà créé dans cette thèse. Une modification mineure de notre code pour ajouter une seconde zone désordonnée est aisée à réaliser et des diagrammes de phase devraient pouvoir être obtenus rapidement.

En premiers résultats nous pouvons montrer les courants locaux à la Fig. 3.2 qui montrent un blocage total des canaux de conduction pour des paramètres menant au blocage du canal de spin up dans les Fig. 2.21 89 Perspectives et Idées de travaux pour poursuivre et Fig. 2.22 (avec une seule zone désordonnée). Ce dispositif semble donc permettre de créer des systèmes à trois niveaux de conductance et des spin valves en bloquant sélectivement les courants de spin up, les courants de spin down, ou les deux.

Modélisation de dispositifs à base de graphène avec réservoirs

Dans nos travaux sur le transport électronique dans le graphène nous n’avons pas calculé de conductance. Nous avons étudié un modèle périodique dans lequel nous avons ajouté un potentiel vecteur A = tE dépendant du temps nous permettant de calculer des conductivités. Si nous voulons calculer des conductances et décrire des modèles plus réalistes, nous pouvons utiliser tous les outils développés pour l’étude du transport dans les isolants topologiques.

Il sera ainsi possible d’étudier des systèmes de taille finie avec des réservoirs permettant d’ajuster le remplissage du système. Il serait intéressant de voir comment le transport électronique se comporte avec un désordre polarisé et ouvrant un gap dans la structure de bande (voir Fig. 1.8). Les difficultés résident ici dans l’implémentation du hamiltonien du graphène en espace réel au sein du code, dans la description d’un réservoir couplé avec un réseau hexagonal (deux configurations de bords sont possibles : zigzag ou armchair [47, 48]), et dans la façon dont on colle les self-énergies des contacts (le réseau est hexagonal et non plus carré, il faut donc faire attention aux sites où l’on ajoute la self-énergie suivant la configuration des bords).

Dispositifs multi-terminaux

Pour proposer des dispositifs de spintronique, nous pouvons étudier l’influence du désordre magnétique sur des dispositifs expérimentaux. Parmi ces dispositifs, nous pouvons citer les dispositifs à trois terminaux en T, les dispositifs à quatre terminaux en H ou en 90 croix, et la barre de Hall à six terminaux [80, 107]. La modélisation de ces dispositifs connus et maîtrisés permettra de prédire des valeurs de conductance, afin de mettre en évidence expérimentalement le blocage des canaux de conduction par le désordre. Le dispositif à quatre terminaux en H représenté à la Fig. 3.3 est utilisé pour des mesures non locales de transport, destinées à mettre en évidence l’existence des états de bord hélicaux.