INSP

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Confinement quantique et systèmes 2D – Etats quantiques remarquables en deux dimensions

 

Membres

Christophe Brun, Tristan Cren, Pascal David, Marie d’Angelo, François Debontridder, Marie Hervé , Yves Noat

La dimension 2 offre des possibilités très riches pour étudier par spectroscopie à sonde locale la nature d’états quantiques non triviaux. Cela devient possible car le volume du matériau est constitué par sa surface. Dans la lignée des travaux ouverts par la physique du graphène et des isolants topologiques, nous étudions d’une part les propriétés topologiques de matériaux élaborés in situ (isolants topologiques, semi-métaux de Weyl, supraconducteurs topologiques). D’autre part, nous étudions également le rôle du désordre magnétique et non-magnétique contrôlé, de l’échelle atomique ou moléculaire jusqu’à des échelles plus grandes dites mésoscopiques, sur la supraconductivité bidimensionnelle. Enfin, nous nous intéressons également à des systèmes bidimensionnels modèles épitaxiés où la répulsion coulombienne sur site joue un rôle important. Les techniques utilisées au laboratoire sont la microscopie/spectroscopie à effet tunnel à balayage (STM/STS) couplée à une chambre de croissance sous ultravide équipée d’outils de caractérisation structurale (LEED, spectroscopie Auger), en grands instruments : la spectroscopie de photoémission (ARPES,XPS), la spectroscopie d’absorption de rayons X polarisés circulairement en présence de champ magnétique (XMCD).

 

Figure : Molécules isolées de MnPc sur une monocouche supraconductrice de Pb/Si(111) épitaxiée in-situ.

 

Doctorants : Mathis Cameau, Mehdi Torkzadeh, Axel Malecot

Thèses soutenues : Gerbold Ménard (2016), Danilo Longo (2019), Raphaël Leriche (2019),

 

Collaborations

En France

  • LPS – Pascal Simon, Andrej Mesaros, Denis Jérôme
  • IMN – Laurent Cario
  • ENS : Marie-Laure Bocquet
  • CSNSM : Claire Marrache-Kikuchi.

A  l’Etranger

  • Institut Landau en Russie – Mikhail Feigel’man, Mikhail Skvortsov, Igor Burmistrov
  • DIPC à San Sebastian: Nicolas Lorente
  • University of Sherbrooke au Canada : Claude Bourbonnais
  • KIT à Karlsruhe : Wulf Wulfhekel.

 

Financements

  • ANR MISTRAL (terminée)
  • SUPERSTRIPES (terminée)
  • RODESIS
  • GINET 2_0

 

Publications

  • Raphaël Leriche, Alexandra Palacio‐morales, Marco Campetella, Cesare Tresca, Shunsuke Sasaki, et al.. Misfit Layer Compounds: A Platform for Heavily Doped 2D Transition Metal Dichalcogenides. Advanced Functional Materials, Wiley, 2021, 31 (6), pp.2007706. ⟨10.1002/adfm.202007706⟩. ⟨hal-02993227⟩
  • Danilo Longo, Marie-Laure Bocquet, Nicolás Lorente, Hervé Cruguel, François Debontridder, et al.. Surface Phase Nucleation of Lead Monoatomic Layers on Si(111) Induced by Manganese Phthalocyanine Molecules. Journal of Physical Chemistry C, American Chemical Society, 2020, 124 (36), pp.19829-19840. ⟨10.1021/acs.jpcc.0c05278⟩. ⟨hal-03060013⟩
  • Vivien Perrin, Flávio L. n. Santos, Gerbold Ménard, Christophe Brun, Tristan Cren, et al.. Unveiling Odd-Frequency Pairing around a Magnetic Impurity in a Superconductor. Physical Review Letters, American Physical Society, 2020, 125 (11), ⟨10.1103/PhysRevLett.125.117003⟩. ⟨hal-03060020⟩
  • C. Carbillet, V. Cherkez, M. Skvortsov, M. Feigel’Man, F. Debontridder, et al.. Spectroscopic evidence for strong correlations between local superconducting gap and local Altshuler-Aronov density of states suppression in ultrathin NbN films. Physical Review B, American Physical Society, 2020, 102 (2), ⟨10.1103/PhysRevB.102.024504⟩. ⟨hal-03060011⟩
  • Gerbold Ménard, Andrej Mesaros, Christophe Brun, François Debontridder, Dimitri Roditchev, et al.. Isolated pairs of Majorana zero modes in a disordered superconducting lead monolayer. Nature Communications, Nature Publishing Group, 2019, 10 (1), pp.2587. ⟨10.1038/s41467-019-10397-5⟩. ⟨hal-03060026⟩
  • Gerbold Ménard, Christophe Brun, Raphaël Leriche, Mircea Trif, François Debontridder, et al.. Yu-Shiba-Rusinov bound states versus topological edge states in Pb/Si(111). The European Physical Journal. Special Topics, EDP Sciences, 2019, 227 (15-16), pp.2303-2313. ⟨10.1140/epjst/e2018-800056-3⟩. ⟨hal-02095315⟩
  • C. Tresca, C. Brun, T. Bilgeri, G. Menard, V. Cherkez, et al.. Chiral Spin Texture in the Charge-Density-Wave Phase of the Correlated Metallic Pb / Si ( 111 ) Monolayer. Physical Review Letters, American Physical Society, 2018, 120 (19), pp.196402. ⟨10.1103/PhysRevLett.120.196402⟩. ⟨hal-01792155⟩
  • Gerbold Ménard, Sébastien Guissart, Christophe Brun, Mircea Trif, François Debontridder, et al.. Two-dimensional topological superconductivity in Pb/Co/Si(111). Nature Communications, Nature Publishing Group, 2016, ⟨10.1038/s41467-017-02192-x⟩. ⟨hal-01400191v2⟩