Etats de Majorana dans le graphène multicouche

L'identification expérimentale non ambiguë des fermions de Majorana constitue l'un des défis majeurs de la physique de la matière condensée. Ces quasi-particules exotiques, caractérisées par leurs propriétés non abéliennes, représentent à la fois un enjeu fondamental et une voie prometteuse vers l'informatique quantique topologique. Au cours de la dernière décennie, de nombreuses expériences réalisées sur des nanofils semi-conducteurs couplés à des supraconducteurs ont mis en évidence des signatures compatibles avec la présence de modes de Majorana. Toutefois, ces observations demeurent sujettes à controverse, car plusieurs mécanismes conventionnels peuvent produire des signatures similaires. L'obtention de preuves robustes et sans ambiguïté de l'existence de ces états reste donc une question ouverte. Cette thèse propose d'explorer une approche alternative fondée sur des hétérostructures graphène–supraconducteur opérant en régime Hall quantique. Les canaux de bord chiraux du graphène constituent un environnement particulièrement favorable à l'émergence de phases supraconductrices topologiques et de modes de Majorana chiraux. Les progrès récents dans la fabrication de dispositifs hybrides graphène–supraconducteur permettent désormais d'étudier ces phénomènes dans des systèmes de grande qualité, hautement contrôlables par effet de grille et compatibles avec des mesures de transport de haute précision. Le projet sera consacré à la réalisation, à la caractérisation et à l'étude de jonctions graphène–supraconducteur en régime Hall quantique. L'objectif sera de mettre en évidence les signatures expérimentales attendues de la supraconductivité topologique à travers des mesures de transport électronique, notamment de conductance différentielle, ainsi que par l'étude de géométries spécialement conçues pour révéler la présence de modes de Majorana chiraux. Ce projet associera la physique mésoscopique, la supraconductivité topologique et la physique du graphène au sein d'une même plateforme expérimentale. Il contribuera au développement de nouvelles stratégies de détection des modes de Majorana et à une meilleure compréhension des états topologiques non triviaux dans les systèmes bidimensionnels. École doctorale : Physique en Ile de France Direction : Preden ROULLEAU Financement : Financement du CEA - CFR (Contrat formation par la recherche)