Laboratory for Photonics and Nanostructures
Français Anglais
Physique et Technologie des Nanostructures (PHYNANO) > Structure électronique à l'échelle atomique sondée par STM basse température
image 1
image 2
image 3
image 4
image 5
image 6
image 7

LT-STM

Trait horizontal

Puce Back home


Puce Presentation

Puce Members

Puce Publications

Puce Contracts and projects

Puce Past and current Internship Training


Puce Group PHYNANO

Puce Theme NGES

Trait vertical

Action LT-STM

Puce Presentation

The LT-STM action proposes to probe electronic structure of matter at the atomic scale by scanning tunneling microscopy (STM) and spectroscopy (STS) at low temperature and under ultra-high vacuum. See here for a description of our LT-STM equipment.

The aim is to answer fundamental questions that arise when materials shrink down to the nanoscale. The materials studied are semiconductors-based nanostructures or heterostructures, magnetic nanostructures, and materials presenting new interesting electronic properties, as graphene, or new quantum state of matter, as one dimensional nanostructures.

Our axes of research are the following:

relax Confined states in nanostructures
dcb Materials for nanoelectronics (semiconductors, DMS, graphene...)
nanowire From nanomagnetism to single spin - Spin Polarized STM
membrane New quantum states of matter
Retour sommet page

Puce Members

Contacts

 Rodary Guillemin  (+33) 1 69 63 61 21  
 Wang Zhao-Zhong  (+33) 1 69 63 61 85  
 Girard Jean-Christophe  (+33) 1 69 63 61 84  

And also...

 David Christophe  (+33) 1 69 63 61 82  

Retour sommet page

Puce Publications

Publication in journals
Retour sommet page

Puce Contracts and projects

    Puce Other National Projects

      SUPERTRAMP : Au delà du graphène : Dopage, supraconductivité et transitions de phase en 2D

      Reference contract : ANR
      LPN leader(s): Abdelkarim Ouerghi
      Main goals : Ce projet de recherche s\\\\\\\'intéresse à la possibilité d\\\\\\\'induire des transitions métal-isolant ou métal-supraconducteur par dopage dans des couches ultrafines- jusqu\\\\\\\'à la monocouche atomique- où des instabilités de charge et les singularités électroniques sont souvent exacerbées.Ce projet de recherche s\\\\\\\'intéresse à la possibilité d\\\\\\\'induire des transitions métal-isolant ou métal-supraconducteur par dopage dans des couches ultrafines- jusqu\\\\\\\'à la monocouche atomique- où des instabilités de charge et les singularités électroniques sont souvent exacerbées. (2012-2014)

      MANGAS : Magnetization manipulation in ferromagnetic GaMnAs

      Reference contract : ANR blanc
      Coordinator, Partner(s) : A. Lemaître (LPN ),
      LPN leader(s): Aristide Lemaître
      Main goals : The magnetization state of a ferromagnetic object or particle is a simple and reliable bit of information. It has been used for decades to store information on hard disk drives. In these devices the magnetization state is manipulated by applying short and localized magnetic field pulses. Going beyond this technique, with alternative methods to magnetization manipulation, would tremendously extend the possibilities of information storage and logic using ferromagnetic cells or circuits. Our project is at the very heart of this topic. We propose here to investigate several schemes to manipulate the magnetization using non-magnetic stimuli in a specific ferromagnetic material: the ferromagnetic semiconductor GaMnAs. In this compound the origin of the ferromagnetism is singular, and stems from the composite nature of this compound: both magnetic and semiconducting. The magnetic phase is induced by the exchange coupling between the spin of the carriers (holes) and the manganese magnetic moments. This property gives rise to a strong interplay between the magnetic and the semiconducting properties, a unique opportunity to explore new roads to magnetization manipulation. In this project, the techniques we will be investigating are manipulations using i) spin currents for magnetization switching or domain wall motion ii) strain iii) light pulses and iv) electric fields. Several of them have already been demonstrated in metallic systems, we plan then to evidence the modifications brought about by this carrier induced ferromagnetism. This comparison will give invaluable information about the mechanisms at work in magnetization manipulation. Some others, like electric field induced manipulation, are specific to ferromagnetic semiconductors. We will then determine how versatile these techniques can be to obtain large changes of the magnetization direction and amplitude. (2010-2013)

    Retour sommet page
Retour sommet page

Puce Past and current Internship Training

Post-docs

PhDs


  • Study of Quasi-One-Dimensional Charge Density Wave Systems by Scanning Tunneling Microscopy

  • C. Brun-(2003-10-01 / 2006-12-20)
    Contact : Z.-Z. Wang
    Group : Physique et Technologie des Nanostructures (PHYNANO)
    More

  • Electronic structure measured by LT-STM at (111)A clean surfaces of epitxially grown n-type In0.53Ga0.47As

  • S. Perraud-(2004-10-01 / 2007-10-01)
    Contact : Z.-Z. Wang , K. Kanisawa
    Group : Physique et Technologie des Nanostructures (PHYNANO)
    More

  • Atomic scale spintronics: single spin control by STM (Thesis)

  • Contact : G. Rodary
    Group : Physique et Technologie des Nanostructures (PHYNANO)
    More
    The size of Spintronics devices has always decreased and reach today the nanolithography limit of few nanometers. If we want to go beyond this limits, it will be crucial to control at the atomic scale defects and interfaces which modify the functionality of the devices. Nowadays, Spintronics use more and more new type of materials. At the early age of spintronics, ferromagnetic transition metals were mainly used; today it explores innovative materials as magnetic semiconductors, complex oxides and carbon based materials (graphene, nanotubes). Scanning Tunneling Microscopy (STM) is the perfect tool to probe materials at the scale of single atoms. In this internship, and later in thesis, it will be possible to use powerful STM techniques as tip atomic manipulation, spin-polarized STM (SP-STM) and inelastic tunnel spectroscopy (IETS) to explore structures composed of few magnetic atoms (Co, Fe, Cr, Mn) deposited on innovative materials. This will gives access to properties of individual spins that are nowadays very rarely studied on surface as semiconductors (GaAs(110)): anisotropy, inter-spin coupling, interaction with the substrate.

Internship Training


  • Microscopie et spectroscopie tunnel à basse température de la surface GaAs(110) de type P

  • S. Perraud-(2003-10-01 / 2004-07-05)
    Level : Master2
    Contact : Z.-Z. Wang
    Group : Physique et Technologie des Nanostructures (PHYNANO)
    More

  • Etats électroniques et magnétiques d’atomes isolés dans des semi-conducteurs magnétiques

  • Level : Master2
    Contact : J.-C. Girard , G. Rodary
    Group : Physique et Technologie des Nanostructures (PHYNANO)
    More
    Les semi-conducteurs magnétiques représentent une famille de matériaux qui pourrait permettre de manipuler à la fois la charge de l’électron et son spin. Cependant, la compréhension de la nature locale des interactions des atomes dopants entre eux et avec la matrice semi-conductrice locale demeure incomplète. Le but de ce stage est donc l’étude de ces interactions à l’échelle ultime de l’atome, ceci grâce aux techniques associées à la microscopie à effet tunnel (STM) : la spectroscopie tunnel (STS) et, à moyen terme, le STM polarisé en spin (SP-STM). L’étude se focalisera sur le semi-conducteur magnétique GaMnAsP. L’ajout du P dans le semi-conducteur magnétique modèle GaMnAs permet d’ajuster le signe et l’amplitude de l’anisotropie magnétique du composé en changeant la concentration de P, et ainsi de choisir l’orientation de l’aimantation, perpendiculaire ou dans le plan des couches [Phys. Rev. B 81, 041202, 2010]. Pour comprendre l’origine atomique de ces effets, la spectroscopie d’atome individuel de Mn (accepteur) sera réalisée en fonction de la concentration en P dans le matériau, pour laquelle un accroissement de l’énergie d’ionisation pourrait être directement mesuré par STS. Grâce à la spectroscopie tunnel, il sera également possible de sonder l’interaction magnétique entre ions Mn qui est à l’origine du ferromagnétisme dans GaMnAs. Leur couplage sera étudié en fonction de leur distance, de leur position cristallographique respective et de la concentration en P suivant l’approche de Kitchen et al. [Nature 442, 436, 2006)] Enfin, si le stage se poursuit en thèse, l’effort se focalisera sur des mesures de spectroscopie dépendant du spin par SP-STM sur les atomes magnétiques. Cette technique est encore inédite dans le domaine des semi-conducteurs.

  • Oxydation locale contrôlée par AFM sur GaAs

  • N. Lapierre-(2005-04-01 / 2005-06-30)
    Level : DUT
    Contact : Z.-Z. Wang
    Group : Physique et Technologie des Nanostructures (PHYNANO)
    More
    Récemment nous avons développé une nouvelle technique de nanofabrication par AFM/STM(microscopie à force atomique / microscopie à effet tunnel) : oxydation anodique locale (LAO) sur GaAs. Notre système est placé sous atmosphère contrôlée (humidité contrôlée) dans une boite à gant (condition nécessaire pour contrôler l'oxydation). Dans cette technique la pointe conductrice d'AFM est comme un contact électrique en mouvement qui permet de passer un courant électrique local. Par effet d'oxydation anodique local la surface d'échantillon est modifiée à l'échelle nanométrique. Le stage proposé est dans le but de créer des nanostructures et des barrières de transport des électrons in situ dans un gaz d'électron bi-dimentionnel par AFM/STM. Il s'agit d'étudier les conditions de nanofabrication qui permettent le contrôle de la profondeur d'oxydation dans GaAs. Les structures créées seront étudiées par LT-UHV-STM ou par mesure de propriété de transport. Dans une perspective de nanofabrication ou de nano-modification de structures déjà existantes (quantum point in-plane gates...) cette technique peut être intégrée dans des procédés de nano-fabrications conventionnels (lithographie électronique et optique).
Retour sommet page

Home         Contact         Directory         How to Get to the LPN         News         Useful Links