Des mesures de transport électronique dans des nanotubes de carbone multiparois individuels
sous champ magnétique pulsé (60T) sont présentées dans cette thèse. L'objectif est d'observer
les modifications de la dispersion électronique par le champ magnétique. Des nanotubes
de très bonne qualité cristalline sont connectés sur des distances courtes entre contacts, permettant
d'atteindre des régimes de transport quasi-balistiques ou faiblement diffusifs, la paroi
externe contribuant principalement. La configuration transistor permet de moduler l'énergie
des porteurs (niveau de Fermi) sur plusieurs sous-bandes via un potentiel électrostatique (dit
de grille). Afin de préciser la contribution des parois plus internes, une étude en spectroscopie
Raman est présentée dans un premier temps. Nous constatons que l'intensité du transfert de
charges entre parois successives varie fortement d'un feuillet à l'autre. L'étude sous champ
magnétiques de nanotubes de parois externes semiconductrices et métalliques est ensuite présentée.
Lorsque le champ magnétique est appliqué perpendiculairement à l'axe du nanotube,
la formation de niveaux de Landau propagatifs est mise en évidence. Celle-ci se traduit par des
modulations des conditions de résonance dans un régime de type Fabry-Pérot électronique,
par la fermeture du gap électronique d'une paroi semiconductrice ainsi que la réintroduction
de la rétrodiffusion dans une paroi métallique. Ce dernier effet s'accompagne d'un ancrage du
niveau de Fermi vers celui de Landau se formant à énergie nulle à très fort champ. L'ensemble
de ces résultats est en accord avec des modèles théoriques prenant en compte un désordre
homogène. Enfin, l'effet Aharonov-Bohm sur plusieurs périodes et plusieurs sous-bandes est
observé sous un champ parallèle à l'axe du nanotube. La métallicité de la paroi externe et la
correspondance entre la tension de grille et l'énergie des porteurs sont obtenues en comparant
les oscillations de conductance expérimentales à un modèle obtenu pour un cas parfait. Afin
de décrire en détail la signature magnétique, les diminutions des transmissions aux contacts
et la contribution de défauts sont qualitativement étudiées. |
Electronic transport measurements in individual multiwall carbon nanotubes under pulsed
magnetic field (60T) are presented in this PhD thesis. The purpose is to observe modulations
of the electronic dispersion by the magnetic field. High quality nanotubes are contacted with
short distances between contacts. This allows to reach quasi-ballistic and slightly diffusive
transport regimes occurring mainly on the outer wall. Transistor configuration enables to
modulate the charge carrier energy (Fermi level) through many subbands by an electrostatic
potential (“a gate”). In order to clarify the contribution of innermore shells, a spectroscopic
Raman study is first presented. A strong variation from wall to wall of the intensity of charge
transfer between successive shells is unraveled. The study under magnetic field of nanotubes
with semiconducting and metallic outer wall is then presented. When the magnetic field is
applied perpendicularly to the axis of the nanotube, the onset of propagating Landau states is
unveiled. This induces modulations of resonance conditions in an electronic Fabry-Pérot type
regime, closing of the energy gap in a semiconducting shell and reintroduction of backscattering
in a metallic one. This last effect comes with a pinning of the Fermi level to the Landau
one gathering at zero energy under high field. Those results are in agreement with theoretical
models taking into account an homogeneous disorder. Finally, the Aharonov-Bohm effect under
many periods and many subbands is observed when the field is parallel to the axis of the
nanotube. The metallicity of the outer wall and the correspondance between the gate voltage
and the charge carrier energy are obtained by comparing the experimental conductance oscillations
with a model obtained in the perfect case. To describe further the magneto-fingerprints,
transmission lowering at the contacts and due to defects are qualitatively considered. |