MoSe2: une étrange magnétorésistance négative

Une équipe de l'Inac a fabriqué et caractérisé pour la première fois une couche d'épaisseur tri-atomique de diséléniure de molybdène (MoSe2), sur une surface étendue d'environ 1 cm². La conduction électrique y est plus élaborée que dans un semi-conducteur classique ("sauts de Mott") et diminue en présence d'un champ magnétique. Ces propriétés confèrent aux composés de la famille de MoSe2 un fort potentiel pour l'électronique, l'optoélectronique et la "vallée-tronique" (ainsi nommée d'après la propriété des électrons appelée "indice de vallée").

Les physiciens de l'Inac sont parvenus à contrôler le dépôt homogène d'une ou plusieurs couches d'épaisseur moléculaire de MoSe2 sur de grandes surfaces (1 cm²).

Alors que la technique précédemment utilisée, l'exfoliation avec un ruban adhésif, ne permettait d'obtenir qu'un "flocon" de 10 microns de longueur, ils ont réussi à recouvrir complètement un substrat de saphir d'une couche tri-atomique (sélénium, molybdène, sélénium) en utilisant l'épitaxie par jets moléculaires de type van der Waals. De la sorte, ils ont pu vérifier par différentes analyses que les propriétés structurales de la couche ultra-mince sont identiques à celles du matériau volumique et étudier sa conduction électrique par sauts de Mott.

Les chercheurs de l'Inac ont précisément mis en évidence cette relation entre 160 K et la température ambiante. Ils ont également observé que la conduction à température ambiante augmente quand ils appliquent un champ magnétique. Ce phénomène rare dans des matériaux non magnétiques peut être interprété de manière analogue à la "localisation faible" (des électrons), observée dans des systèmes désordonnés à basse température, présentant également une magnétorésistance négative.

Une observation similaire, récemment rapportée par d'autres chercheurs avec des couches de disulfure de tungstène WS2 exfoliées, indique que cette propriété de magnéto-transport serait intrinsèque aux dichalcogénures de métaux de transition.

Les mesures XPS (spectroscopie photo-électronique X) et les observations STEM (microscopie électronique en transmission à balayage) ont été réalisées à la Plateforme de nano-caractérisation au CEA Grenoble.

Références publication:
Millimeter-scale layered MoSe2 grown on sapphire and evidence for negative magnetoresistance, Applied Physics Letters.