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Séminaire - 8 juin 2009

Spectroscopie magnéto-optique et couplage électron-phonon dans le graphene épitaxié

Clement Faugeras Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses, Grenoble clement.faugeras@grenoble.cnrs.fr

Depuis sa découverte en 2004 et son arrivée dans les laboratoires, le graphène, un plan unique d’atomes de carbone en nid d’abeille, fascine les physiciens et les technologues par ses propriétés électroniques inhabituelles. Ces propriétés exotiques proviennent de sa structure de bande très particulière : les bandes de valences et de conduction se touchent en 2 points de la zone de Brillouin (point de Dirac) et leur dispersion autour de ses points est linéaire. Le graphène peut soit être produit par exfoliation de plans de graphite, soit par décomposition chimique d’un substrat de carbure de silicium à haute température (graphene « épitaxié »). Au cours de cet exposé, je présenterai la structure du graphène épitaxié en comparaison avec le graphène exfolié et le graphite sur la base d’expériences de diffusion Raman. Je présenterai ensuite les résultats d’expériences de magnéto-absorption de l’infrarouge lointain au proche infrarouge permettant de faire la spectroscopie des niveaux de Landau dans ce matériau. Grace à la quasi neutralité des plans de graphène sur substrat de SiC, il est possible d’étudier les propriétés électroniques proche du point de Dirac. Nous déduisons de ces expériences d’absorption une valeur de mobilité électronique extrêmement élevée qui persiste jusqu’à la température ambiante. Je discuterai ensuite la limite des hautes énergies et le domaine de validité de l’approximation linéaire des dispersions électroniques. Le couplage électron-phonon est important dans le graphène et l’énergie des phonons optiques de grande longueur d’onde (q=0) est en partie déterminée par ce couplage. Sur la base d’expériences de diffusion Raman sous champ magnétique intense, je monterai qu’il est possible de faire varier cet état d’interaction et de l’exalter lorsque l’énergie des transitions optiques est amenée en résonance avec l’énergie des phonons optiques.

References : M. L. Sadowski et al., Phys. Rev. Lett. 97, 266405 (2006) ; C. Faugeras et al., Appl. Phys. Lett. 92, 011914, (2008) ; P. Plochocka et al., Phys. Rev. Lett. 100, 087401 (2008) ; M. Orlita et al., Phys. Rev. Lett. 101, 267601 (2008).