laboratoire pierre aigrain
électronique et photonique quantiques
 
laboratoire pierre aigrain
 

La magnétoresistance négative due aux niveaux de Landau N=0 anormaux d’un isolant topologique

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L’équipe Magnéto-spectroscopie IR du LPA et du Département de Physique de l’ENS en collaboration avec l’Université Johannes Kepler de Linz en Autriche et BESSY-II à Berlin en Allemagne, a démontré que le caractère topologique non-trivial d’un alliage de semiconducteurs Pb1-xSnxSe pouvait être déterminé par ses propriétés volumiques de transport électronique à haut champ magnétique et non pas seulement par ses propriétés de surface comme il était jusqu’à présent généralement admis.

Dans un article paru récemment, ils ont montré qu’un champ magnétique intense affecte de façon significative le gap énergétique et le transport électronique de la matière topologique. D’un point de vue relativiste, l’énergie du gap est associée à la masse effective des fermions de Dirac présents dans ces matériaux. L’équipe a montré que lorsque le champ magnétique appliqué augmente, la masse des fermions diminue, ce qui augmente leur vitesse et provoque une chute de résistance du matériau. Ceci n’est vrai que pour un isolant topologique. Dans un matériau trivial, il est habituel d’observer une magneto-résistance positive du fait de l’alourdissement des fermions lorsqu’ils sont soumis à un champ magnétique.

Ce travail a été publié dans la revue Physical Review Letters et fait l’objet d’une suggestion des éditeurs. Phys. Rev. Lett. 119 106602 (2017).

Cette réussite complète un travail précédent de l’équipe et de ses collaborateurs qui ont montré que l’indice topologique donnant le caractère trivial ou non-trivial d’un alliage ternaire IV-VI de chalcogénures plomb-étain pouvait être déterminé par la mesure précise en magnéto-optique de la vitesse de ses fermions de Dirac. Nature Partner Journals Quantum Materials 2 26 (2017).

Ce travail est financé en partie par le LabEx ENS-ICFP.