Propriétés électroniques d'antimonène sous contrainte et des hétérostructures graphène/antimonène – SAGA

La recherche sur les matériaux bi-dimensionnels (2D) connaît actuellement un essor extraordinaire. Deux objectifs animent principalement ce domaine scientifique : la fabrication et la caractérisation de nouveaux matériaux 2D et l'empilement vertical de cristaux 2D différents avec les propriétés souhaitées (hétérostructures de van der Walls). A cet égard, l'antimonène est très intéressant. C'est un semi-conducteur trivial dont il est prédit qu’il deviennent isolant topologique sous contrainte. De plus, l'interface antimonène / graphène a été proposée pour des applications énergétiques notamment pour les batteries, pour l'électrocatalyse et les supercondensateurs. Dans ce projet, nous allons d'abord étudier expérimentalement, pour la première fois, la structure de bande électronique de l'antimonène sous contrainte en sondant l'existence de la phase topologique. Une fois réalisé, l'antimonène sous contrainte sera un candidat très prometteur pour l'observation de l'effet Hall de spin quantique à température ambiante, ce qui constitue un pas en avant vers l'utilisation d'isolants topologiques 2D dans des dispositifs électroniques à faible consommation d'énergie.
Deuxièmement, nous produirons et aborderons la structure électronique d'une hétérostructure graphène / antimonène. Avec notre méthode de croissance d'échantillons, nous serons en mesure de fabriquer une hétérostructure où la structure de bande du graphène et celle de l'antimonène sont situées dans la même région de l'espace réciproque ce qui permettra l'hybridation électronique des deux constituants. Nous sonderons alors le transfert de la protection topologique de l'antimonène sur les propriétés électroniques du graphène par effet de proximité.
Si le transfert est efficace, nous aurons alors une nouvelle hétérostructure de van der Waals dans laquelle seront présentes et couplées à la fois l'exceptionnelle mobilité des électrons du graphène et la protection topologique de l’antimonène.
De plus, le graphène agira comme une membrane protectrice contre l'oxydation, rendant le système adapté à la fabrication de dispositifs.