Quasi-ballistic electronic transport in InAs and InSb nanowires under high magnetic field

Transport électronique quasi-balistique dans les nanofils d'InAs et d'InSb sous champ magnétique

Florian Vigneau (1)

1 LNCMI-T - Laboratoire national des champs magnétiques intenses - Toulouse

The subband structure and electronic properties of InAs and InSb nanowires are studied experimentally by measuring the electronic transport in the quasi-ballistic regime and under magnetic field up to 55T.The quasi-ballistic regime is highlighted by the conductance quantization. The band structure is probed by analyzing the conductance plateaus as a function of the gate voltage. The application of a magnetic field lifts the orbital and spin degeneracy. Under a magnetic field perpendicular to the NW axis subbands evolved towards Landau quantization together with backscattering reduction. Fluctuations of the magneto-conductance are observed in function of magnetic field parallel to the nanowire axis. They reveal the carriers confinement within the nanowire and Landau orbits emergence in the transport direction. The coherent electron transport is jointly studied in these systems. It is highlighted by the observation of universal conductance fluctuations and electronic Fabry-Pérot oscillations. Finally the low-temperature photoconductivity measurement reveals the presence of Schottky barriers at the contacts and unexpected anisotropy according to the direction of linear polarization for InSB Zinc Blende nanowires.

La structure de bande et les propriétés électroniques des nanofils d’InAs et d’InSb sont étudiées par transport électronique en régime quasi-balistique et sous un champ magnétique montant jusqu’à 55T. Le régime quasi-balistique est mis en évidence par la quantification de la conductance. La structure de bande est sondée par l’analyse des plateaux de conductance en fonction de la concentration électronique. L’application du champ magnétique lève la dégénérescence de spin et la dégénérescence orbitale. Sous champ magnétique perpendiculaire à l’axe du nanofil, les bandes évoluent vers la quantification de Landau, accompagnée d’une réduction de la rétrodiffusion. Des fluctuations quasi-périodiques de la conductance sont mesurées en fonction du champ magnétique parallèle à l’axe du nanofil. Elles révèlent le confinement des porteurs à l’intérieur du nanofil et la formation d’orbites de Landau dans la direction du transport. Le transport électronique cohérent est mis en évidence par l’observation de fluctuations universelles de conductance et du régime de Fabry-Pérot électronique. Enfin, la mesure de photoconductivité révèle la présence de barrières de Schottky au niveau des contacts et une anisotropie en fonction de la direction de polarisation linéaire inattendue pour des nanofils d’InSb de structure cristalline Blende de Zinc.

Mots clés: Electronic transport; High magnetic field; Semiconducting nanowire

Mots clés: Transport électronique; Champ magnétique intense; Nanofils semiconducteurs

Domaines: Physique Quantique [quant-ph]; Electromagnétisme

Florian Vigneau. Transport électronique quasi-balistique dans les nanofils d'InAs et d'InSb sous champ magnétique. Physique Quantique [quant-ph]. INSA de Toulouse, 2016. Français. ⟨NNT : 2016ISAT0021⟩. ⟨tel-01408276v2⟩