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MICONANO - ANR-05-NANO-059

Première version électronique nanostructurée de transport directionnel "ratchet" in situ contrôlé par micro-ondes

C’est une première version électronique d’un effet universel "l’effet ratchet" : mouvement directionnel de particules, induit par des sources d’énergies extérieures, dans des systèmes asymétriques hors d’équilibre thermodynamique.

Quatre partenaires

LCMI-CNRS Grenoble Etude expérimentale
LPT/IRSAMC-CNRS Toulouse Développement théorique
LPN-CNRS Marcoussis Fabrication des nanostructures
CEA-MINATEC-LETI Grenoble Elaboration des matériaux

Les objectifs de ce projet:

  • Nouvelle possibilité de créer et de contrôler à distance par micro-ondes le transport électronique dans des nanostructures avec potentiel asymétrique
  • Contrôle du transport directionnel en présence de bruit, de non-cohérence, de fluctuations thermiques, des effets quantiques et de chaos.

Les résultats expérimentaux montrent que des nanostructures formées par des réseaux d’antipoints asymétriques (semi-circulaires, triangles,…) dans des hétérostructures à semiconducteurs, sous une irradiation micro-onde polarisée linéairement, peuvent créer des courants directionnels même en présence d’une force moyenne nulle. Ils montrent également qu’il est possible de changer la direction de ce transport en changeant la direction de polarisation. En outre, l’effet dépend linéairement de la puissance des micro-ondes, il devient moins important vers les hautes températures, et il est supprimé par l’application d’un faible champ magnétique. Les résultats expérimentaux sont en bon accord avec les prédictions théoriques.

Des prix pour ce projets et les travaux effectués:

  • Ces travaux ont permis d’attribuer le Prix International "AIXTRON Young Scientist Award" 2007, présidé par deux Prix Nobel (Z. ALFEROV et L. ESAKI), à un doctorant français (LCMI) pour la qualité de sa présentation et l’originalité de ces travaux, au "15th International Symposium Nanostructures: Physics and Technology" à Novosibirsk en Juin 2007. Ce prix lui a été décerné parmi les 15 candidats présélectionnés d’une dizaine de pays.
  • Ces travaux développés lors de la thèse de Sami Sassine, soutenue en 2007 devant l’Ecole Doctorale GEET (Génie Electrique, Electronique, Télécommunications) de l’Université de Toulouse, ont permis de décerner à ce même doctorant le Prix de Thèse 2007 sur 68 thèses soutenues en 2007.

Ces travaux originaux ont permis de créer la première version électronique de l’effet "ratchet" : déplacements directionnels d’électrons (courants et tensions électriques) dans un milieu passif, de potentiel asymétrique, hors d’équilibre thermodynamique et irradié par une très faible énergie extérieure (radiation micro-onde). Les développements de l’étude devraient permettre d’être utilisés pour des réalisations de micro-générateurs de courants, de détecteurs de micro-ondes (GHz–THz), et de dispositifs pour communications (démodulateur de fréquence, source de tension alimentée à distance,…).

 


Mentions légales  

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EEnergy Free Microwave based Signal Communication using Ratchet Effect E. S. Kannan1*, I. Bisotto1, J.-C. Portal1,2 T. J. Beck3, and L. Jalabert4 (Nanotechnology 2012 ) ANR PNANO : MICONANO et NANOTERRA ( 2005-2012 Coordinateur J C Portal ) http://www.r3n.org/projets/ANR-05-N..., —S. Sassine, Y. Krupko, J.-C. Portal, Z. D. Kvon, R. Murali, K. P. Martin G. Hill, and A. D. Wieck, Phys. Rev. B 78, 045431 _2008_. —Bisotto I,Kannan E S,Portal J-C, Murali R, Beck T J and Jalabert L (...)

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Publications

2008 · L.E.G. Armas, G.M. Gusev, A.K. Bakarov, N.F. Oliveira and J.C. Portal Shubnikov de Haas oscillations in double wells with opposite signs of the electronic g-factor Physica E 40, 1560 (2008) · I.R. Pagnossin, A.K. Meikap, T.E. Lamas, G.M. Gusev, and J.C. Portal Anamalous dephasing scattering rate of two-dimensional electrons in double quantum well structures Phys. Rev. B 78, 115311 (2008) · Z.D. Kvon, D.A. Kozlov, E.B. Olshanetsky, A.E. Plotnikov, A.V. Latyshev and J.C. (...)

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Thesis and Post-Doc

Former post-docs : - Yuriy Krupko (2005–2006) - Vincent Renard (2007) Former INSA PhD students : J. DUVERNAY Développement et étude de transistors bipolaires à hétérojonctions Si/SiGeC de type pnp sur substrat SOI minces Février 2008 S. SASSINE Transport électronique contrôlé par micro-ondes dans des microstructures asymétriques : Effet ratchet mésoscopique Décembre 2007 (Prix de thèse GEET 2007) N.B. : S. Sassine a obtenu le Prix International AIXTRON 2007 pour l’originalité de ses travaux N. (...)

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Highlight - ANR Miconano

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