Experimental investigation of charge and spin transport in WSe2 connected with palladium contacts

Cette thèse porte sur une étude expérimentale du transport de charge et de spin dans des transistors à base de feuillets bidimensionnels (2D) de disélénium de tungstène (WSe2). Ce matériau à fort couplage spin-orbite (CSO) est caractérisé par un gap direct sous sa forme de monocouche et indirect au-delà. Il dispose également d’une dégénérescence en spin de la bande de valence, réglable sous champs électrique extérieur. Ces propriétés fondamentales rendent ce matériau prometteur d’un point de vue du transport de spin.Dans le chapitre 2, je présente les techniques expérimentales, notamment la technique du transfert à sec des matériaux bidimensionnels, utilisées pour la fabrication d’échantillons nanométriques dans un environnement contrôlé de salle blanche permettant la garantie de la qualité et de la propreté des échantillons.Une seconde partie inclue mes résultats concernant le transport électronique dans un transistor à effet de champ (TEC). La mesure de la barrière Schottky (BS)créée à l’interface metal-semiconducteur, présentée dans ce chapitre 3, montre la possibilité d’obtenir des contacts transparents à base de cobalt (Co) et de palladium(Pd). Les contacts en Pd présentent aussi un effet d’épinglage du niveau de Fermi.Dans le dernier chapitre de ce manuscrit (chapitre 4), je présente mes résultats concernant le transport de spin dans des transistors d’hétérostructures à base de WSe2 munis de contacts minces de Pd. Le courant de spin injecté par effet Hall de spin (EHS) dans un contact en Pd est détecté par une mesure non locale de la tension aux bornes d’un second contact. Cette mesure permet de différencier trois sources possible du transport : électronique de charge, spintronique et thermique. This thesis presents an experimental study of charge and spin transport in two-dimensional (2D) tungsten diselenide (WSe2)-based transistors. This material with strong spin-orbit coupling (SOC) is characterized by a direct bandgap in its monolayer form and an indirect one beyond the monolayer. It also features valence band spin degeneracy that is adjustable under an external electric field. These fundamental properties make this material promising from a spin-transport point of view. In chapter 2, I present the experimental techniques, in particular the dry pick-up transfer technique, used for the fabrication of nano-scaled samples in a controlled clean-room environment guarantying clean, high-quality, samples.A second part includes my results concerning elec