Etude du graphene multilayer rhombohedral par STM // STM and charge-sensing STM of rhombohedral graphene heterostructures

Les hétérostructures de van der Waals bidimensionnelles (2D), composées de graphène et de dichalcogénures de métaux de transition, se sont imposées comme une plateforme fascinante pour explorer l'interaction entre de fortes corrélations électroniques et une topologie de bande non triviale, comme l'illustre la récente observation de cristaux de Wigner/Hall et d'isolants de Hall quantiques anormaux fractionnaires au sein de super-réseaux de moiré de graphène rhomboédrique alignés avec du hBN, dont les excitations non abéliennes présentent un intérêt majeur pour le calcul quantique sans décohérence.

Faisant suite à nos récents travaux de microscopie à effet tunnel (STM) sur le graphène bicouche de Bernal, l'objectif central de ce projet de doctorat est d'étudier le diagramme de phase du graphène rhomboédrique par STM selon deux géométries : Dans la géométrie STM/STS standard, pour l'étude de la densité d'états des minibandes de moiré et la symétrie des orbitales de moiré. Dans la géométrie de détection de charge, où une couche supérieure de graphène est empilée sur la couche rhomboédrique, afin de mesurer la compressibilité électronique, permettant de mesurer le nombre de Chern des minibands.
Cette géométrie permettra d'explorer le diagramme de phase en fonction du champ électrique là où les phases quantiques anormales fractionnaires sont observées.
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Two-dimensional (2D) van der Waals heterostructures, composed of graphene and transition metal dichalcogenides have emerged as an exciting platform for investigating the interplay between strong electronic correlations and non-trivial band topology as illustrated by the recent observation of Wigner/Hall crystals and fractional quantum anomalous Hall insulators within moiré superlattices of rhombohedral graphene aligned with hBN), which non-abelian excitations are of major interest for decoherence-free quantum computation. Following our recent STM work on Bernal bilayer graphene, the central objective of this PhD project is to study the phase diagram of rhombohedral graphene by STM in two geometries. In the standard STM/STS geometry for studying the density of states of moiré minibands, the symmetry of moiré orbitals. In the charge sensing geometry, where a top graphene layer is stacked on the rhombohedral layer, to measure the electronic compressibility and the Chern number of minibands. This geometry will allow the exploration of the phase diagram as function of electrical field where the fractional quantum anomalous phases are observed.
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Début de la thèse : 01/10/2026
WEB : https://phynano.c2n.universite-paris-saclay.fr/

Autre financement public

ANR*Contrats ED : Programme blanc GS-Physique*Programme PhD Track Paris-Saclay*Programme pour normalien ENS Paris-Saclay*

Université Paris-Saclay GS Physique

564 Physique en Ile de France

Étudiant(e) intéressé(e) par la physique des solides fondamentale. Les étudiants titulaires d'un master en physique des solides, physique quantique ou dispositifs quantiques sont encouragés à postuler. Les étudiants devront fabriquer des échantillons et réaliser des expériences ; un goût pour la physique expérimentale est donc nécessaire.
Student interested in fundamental solid-state physics. Students with a Master's degree in solid-state physics, quantum physics, or quantum devices are encouraged to apply. Students will be required to fabricate samples and carry out experiments; a strong interest in experimental physics is therefore necessary.