Thèse Electrons Fortement Corrélés dans le Graphène sans Moiré H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Grenoble Alpes École doctorale : PHYS - Physique Laboratoire de recherche : PHotonique, ELectronique et Ingéniérie QuantiqueS Direction de la thèse : Vincent RENARD ORCID 0000000162429468 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-13T23:59:59 Lorsque des matériaux 2D sont superposés, le désalignement des réseaux cristallins, la rotation et la contrainte entraînent la formation d'un motif moiré qui peut fortement affecter les propriétés électroniques des couches. Les bicouches de graphène tournées sont emblématiques car la vitesse de Fermi des fermions de Dirac peut être modifiée continûment de 10 m/s à 0 en ajustant la rotation entre les couches. L'énergie de Coulomb devient alors dominante et détermine l'état fondamental du système électronique. Cela conduit à un diagramme de phase très riche comprenant une supraconductivité non conventionnelle, un magnétisme orbital, un comportement métallique étrange et des états isolants de Chern [1], ce qui a récemment stimulé la recherche sur les systèmes fortement corrélés. La fabrication des systèmes de moiré est notoirement source d'inhomogénéités du moiré (déformations, bulles) dans ces systèmes, qui complique fortement la detection de phases corrélées. Il serait intéressant de pouvoir contrôler avec fiabilité la structure de bandes du graphène sans recourir à un moiré. Il a été récemment démontré que l'application de contraintes périodiques au graphène, offre un mécanisme d'aplatissement des bandes dans le graphène [2,3].
On peut donc s'attendre à ce que la physique des électrons fortement corrélés s'exprime également dans ces systèmes. Le présent projet vise à réaliser expérimentalement un tel système en déposant des couches de graphène sur un substrat ondulé et à étudier si la physique des électrons fortement corrélés s'y manifeste. Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une vaste initiative nationale et impliquera la nanofabrication, la caractérisation électrique par des mesures de transport ou la microscopie à effet tunnel à basse température.
Le projet se situe dans un contexte très riche concernant l'étude de la physique des électrons dans des bandes plates formées par ingénierie de bandes dans les matériaux 2D. Dans le graphène, l'application de déformations périodiques a montré son potentiel pour l'aplatissement des bandes mais des effets forts n'ont pas encore été démontrés en raison du fait que les contraintes appliquées étaient trop faibles et les bandes pas suffisamment plates. L'objectif du projet est donc d'atteindre le régime où les fortes corrélations sont dominantes. Le premier objectif du projet est d'obtenir de manière contrôlée et reproductible des bandes plates dans le graphène par l'application de déformations périodiques. Le second objectif est d'étudier l'émergence de nouvelles phases électroniques dans ces bandes plates sous l'effet des interactions électron-électron.

Nous recherchons un candidat motivé, intéressé par la physique expérimentale et possédant une solide formation en physique de la matière condensée, qui participera à tous les aspects de la recherche, de la fabrication des échantillons à leur mesure à l'aide d'équipements de pointe.