Etats électroniques d'un gaz d'électron tridimensionel dans le régime de la limite quantique – QuantumLimit

L’étude de l’effet d’un champ magnétique sur les électrons a toujours été au coeur de notre compréhension de la matière quantique. Récemment, nous avons découvert l’existence d’une cascade de transitions de phase induites par l’application d’un champ magnétique perpendiculaire aux plans de graphene dans le graphite. Ces transitions de phase sont le résultat d’instabilités électroniques induites par l’interaction Coulombienne, dont l’effet devient plus important lorsque le gaz d’électron est confiné dans quelques niveaux de Landau. Cette limite, dite limite quantique, a été très étudiée dans le contexte des effets Hall quantique du gaz d’électron bi-dimensionnel et du graphene. Cependant, l’état fondamental électronique d’un gaz d’électron tridimensionnel dans le régime de la limite quantique a été peu étudié. C’est l’objet de ce projet.

En combinant différentes sondes expérimentales, l’ambition de ce projet est de donner une description fine de ces états induits sous champ magnétique dans le cas de graphite, et d’étudier l’universalité de ces phases dans d’autres métaux dilués. La comparaison entre le graphene et nos mesures dans le graphite clarifieront l’évolution des états de bord de l’effet Hall quantique lorsque le couplage entre les plans de graphene augmente, c’est-à-dire en ajoutant une troisième dimension au gaz bi-dimensionnel. Ces mesures permettront ainsi de révéler de nouvelles organisations électroniques de la matière, et possiblement une généralisation de l’effet Hall quantique bi-dimensionnel au cas tri-dimensionnel.