Construction et manipulation d'isolants topologiques à partir d'hétérostructures III-V – Cantor

Les isolants topologiques (TI) sont un nouvel état de la matière, caractérisé par un volume isolant mais des surfaces conductrices sans bande interdite pour la propagation des particules. Parmi la grande quantité de matériaux TI, les hétérostructures composites de puits quantiques (QW) basées sur des matériaux III-V sont très attrayantes. Elles offrent une fonctionnalité de dispositif sans précédent et bénéficient des routines avancées d'épitaxie et de fabrication des dispositifs de semi-conducteurs III-V. Ces hétérostructures sont des TI bidimensionnels (2D) très modulables grâce à leur riche diagramme de phase accessible par ingénierie de bande et de symétrie et par l'application de champs électriques externes. Jusqu'à maintenant, malgré plusieurs études expérimentales, une démonstration totalement convaincante d'états de bord hélicoïdaux dans la phase d'isolation topologique de ces matériaux n'a toujours pas été faite. Ce projet a trois objectifs corrélés. Le premier objectif est la réalisation d'une percée technologique : le contrôle de dispositifs à effet de champ à double grille de haute performance, permettant l'observation de la transition de phase triviale à topologique par tension de grille externe plutôt que par changement structurel. Le deuxième objectif est d'observer la conduction quantifiée des états de bord dans des structures QW à trois couches. Le troisième objectif est de valider les différents états topologiques existant dans les super-réseaux 3D InAs/Ga(In)Sb, tels que les TI 3D, les SM Dirac et Weyl, et les HOTI 3D.