Les électrons peuvent interférer de la même manière que l’eau, les ondes acoustiques ou lumineuses. Lorsqu’ils sont exploités dans des matériaux à l’état solide, de tels effets promettent de nouvelles fonctionnalités pour les appareils électroniques, dans lesquels des éléments tels que des interféromètres, des lentilles ou des collimateurs pourraient être intégrés pour contrôler les électrons à l’échelle des micromètres et nanomètres. Cependant, jusqu’à présent, ces effets ont été principalement démontrés dans des dispositifs unidimensionnels, par exemple dans des nanotubes, ou dans des problems spécifiques dans des dispositifs graphène bidimensionnels. Producing in Physical Review X, une collaboration comprenant les groupes du Département de physique de Klaus Ensslin, Thomas Ihn et Werner Wegscheider au Laboratoire de physique du solide et Oded Zilberberg de l’Institut de physique théorique, présente désormais un nouveau scénario général pour la réalisation de l’optique électronique en deux proportions.



Le principal principe de fonctionnement des interféromètres optiques est l’interférence des ondes monochromatiques qui se propagent dans la même course. Dans de tels interféromètres, l’interférence peut être observée comme une oscillation périodique de l’intensité transmise en faisant varier la longueur d’onde de la lumière. Cependant, la période du motif d’interférence dépend fortement de l’angle d’incidence de la lumière et, par conséquent, le motif d’interférence est moyenné si la lumière est envoyée à travers l’interféromètre à tous les angles d’incidence possibles à la fois. Les mêmes arguments s’appliquent à l’interférence des ondes de matière telle que décrite par la mécanique quantique, et en particulier aux interféromètres dans lesquels les électrons interfèrent.

Dans le cadre de leurs projets de doctorat, l’expérimentateur Matija Karalic et le théoricien Antonio Štrkalj ont étudié le phénomène des interférences électroniques dans un système à semi-conducteurs composé de deux couches semi-conductrices couplées, InAs et GaSb. Ils ont découvert que l’inversion et l’hybridation des bandes présentes dans ce système fournissent un nouveau mécanisme de transport qui garantit des interférences non évanouissantes même lorsque tous les angles d’incidence se produisent. Grâce à une combinaison de mesures de transportation et de modélisation théorique, ils ont découvert que leurs appareils fonctionnent comme un interféromètre Fabry-Pérot dans lequel les électrons et les trous forment des états hybrides et interfèrent.



La signification de ces résultats va bien au-delà de la réalisation spécifique InAs / GaSb explorée dans ce travail, auto le mécanisme rapporté nécessite uniquement les deux ingrédients de l’inversion de bande et de l’hybridation. Par conséquent, de nouvelles voies sont maintenant ouvertes pour l’ingénierie des phénomènes électro-optiques dans une grande variété de matériaux.

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Référence du journal:

  1. Matija Karalic, Antonio Štrkalj, Michele Masseroni, Wei Chen, Christopher Mittag, Thomas Tschirky, Werner Wegscheider, Thomas Ihn, Klaus Ensslin, Oded Zilberberg. Interférence électron-trou dans une bicouche semi-conductrice à bande inversée. Revue physique X, 2020 10 (3) DOI: 10.1103 / PhysRevX.10.031007

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