Engineering a Robust Flat Band in III–V Semiconductor Heterostructures
| Autor: | Xavier Wallart, Daniel Vanmaekelbergh, Gilles Patriarche, David Troadec, Guillaume Fleury, Bruno Grandidier, Christophe Delerue, Nathali Alexandra Franchina Vergel, Maxime Berthe, Ludovic Desplanque, C. Coinon, Yannick Lambert, Tao Xu, François Vaurette, Davide Sciacca, Dmitri A. Yarekha, L. Christiaan Post |
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| Přispěvatelé: | Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 (IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Debye Institute for Nanomaterials Science, Utrecht University [Utrecht], Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (LCPO), Université de Bordeaux (UB)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie, de Biologie et de Physique (ENSCBP)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Team 4 LCPO : Polymer Materials for Electronic, Energy, Information and Communication Technologies, Université de Bordeaux (UB)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie, de Biologie et de Physique (ENSCBP)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Bordeaux (UB)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie, de Biologie et de Physique (ENSCBP)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sino-European School of Technology, University of Shanghai [Shanghai], Physique - IEMN (PHYSIQUE - IEMN), Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF)-Centrale Lille-Institut supérieur de l'électronique et du numérique (ISEN)-Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Polytechnique Hauts-de-France (UPHF), Centrale de Micro Nano Fabrication - IEMN (CMNF - IEMN), EPItaxie et PHYsique des hétérostructures - IEMN (EPIPHY - IEMN), Dutch Research Council (NWO Chemistry - Toppunt 'Superficial superstructures'), Natural Science Foundation of Shanghai (19ZR1419500), Renatech Network, PCMP PCP, ANR-16-CE24-0007,Dirac-III-V,Super-réseau d'antipoints de Dirac pour les électrons dans les semiconducteurs III-V(2016), ANR-11-EQPX-0015,Excelsior,Centre expérimental pour l'étude des propriétés des nanodispositifs dans un large spectre du DC au moyen Infra-rouge.(2011), ANR-17-CE09-0021,GERMANENE,Croissance de germanene sur substrats à bande interdite(2017), European Project: FIRST STEP, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Ecole Nationale Supérieure de Chimie, de Biologie et de Physique (ENSCBP)-Université de Bordeaux (UB)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Ecole Nationale Supérieure de Chimie, de Biologie et de Physique (ENSCBP)-Université de Bordeaux (UB)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Ecole Nationale Supérieure de Chimie, de Biologie et de Physique (ENSCBP)-Université de Bordeaux (UB)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Physique-IEMN (PHYSIQUE-IEMN), Centrale de Micro Nano Fabrication - IEMN (CMNF-IEMN) |
| Rok vydání: | 2020 |
| Předmět: |
Materials science
tight binding calculations quantum well flat band Scanning tunneling spectroscopy band engineering Bioengineering 02 engineering and technology Electron Lattice constant General Materials Science [PHYS.COND]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat] Electronic band structure Lithography ComputingMilieux_MISCELLANEOUS Quantum well block copolymer lithography business.industry Mechanical Engineering Heterojunction disorder General Chemistry Condensed Matter::Mesoscopic Systems and Quantum Hall Effect 021001 nanoscience & nanotechnology Condensed Matter Physics Two-dimensional lattice Quantum dot scanning tunneling spectroscopy Optoelectronics III−V semiconductor 0210 nano-technology business |
| Zdroj: | Nano Letters Nano Letters, 2021, 21, pp.680. ⟨10.1021/acs.nanolett.0c04268⟩ Nano Letters, American Chemical Society, 2021, 21, pp.680. ⟨10.1021/acs.nanolett.0c04268⟩ |
| ISSN: | 1530-6992 1530-6984 |
| DOI: | 10.1021/acs.nanolett.0c04268 |
| Popis: | Electron states in semiconductor materials can be modified by quantum confinement. Adding to semiconductor heterostructures the concept of lateral geometry offers the possibility to further tailor the electronic band structure with the creation of unique flat bands. Using block copolymer lithography, we describe the design, fabrication, and characterization of multiorbital bands in a honeycomb In0.53Ga0.47As/InP heterostructure quantum well with a lattice constant of 21 nm. Thanks to an optimized surface quality, scanning tunnelling spectroscopy reveals the existence of a strong resonance localized between the lattice sites, signature of a p-orbital flat band. Together with theoretical computations, the impact of the nanopatterning imperfections on the band structure is examined. We show that the flat band is protected against the lateral and vertical disorder, making this industry-standard system particularly attractive for the study of exotic phases of matter. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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