Note publique d'information : Les nanotubes de carbone sont des structures tubulaires obtenues en enroulant une
feuille de graphène sur elle-même. La manière d'effectuer cette enroulement détermine
la chiralité du tube, ainsi que l'ensemble de ses propriétés électroniques et vibrationnelles.
Du fait de la nature ondulatoire de l'électron et de la faible dimensionnalité des
nanotubes de carbone, cette structure de bandes est fortement modulée par l'application
d'un champ magnétique externe. La présence d'un potentiel de désordre(rupture de l'invariance
par translation) ou l'excitation d'un mécanisme d'interaction entre électrons et modes
phonons optiques ont aussi des conséquences importantes sur cette structure électronique.
L'objectif de cette thèse est de s'intéresser aux propriétés de transport quantique
des nanotubes de carbone, propriétés déterminées par la compétition entre interférences
quantiques, structure de bandes et mécanismes d'interaction. Pour ce faire, une étude
détaillée des nanotubes de carbone désordonnés, dopés à l'azote ou au bore sera menée,
étude permettant de modéliser de manière fine le hamiltonien de désordre ainsi que
de sonder les lois d'échelles de la conductance. La présence d'un champ magnétique
statique et uniforme sera considérée, ainsi que ses conséquences sur les régimes de
transport à faible tension de polarisation(formation d'un niveau de Landau et oscillation
Aharonov-Bohm). Finalement, nous nous intéresserons au rôle des collisions inélastiques
entre électrons et phonons optiques de haute symétrie, sur les propriétés de transport
quantique(rôle priviligié lorsque la tension de polarisation franchit un seuil d'excitation
inélastique). Du fait de la faible dimensionnalité, l'approximation adiabatique n'est
plus valide, et un traitement cohérent dans l'espace de Fock électron-phonon doit
être mené. Pour chacune de ces études, un modèle hamiltonien effectif est construit
et le problème du transport quantique résolu analytiquement ou numériquement.
Note publique d'information : Carbon nanotubes are quasi-1D structures obtained by rolling a graphene sheet onto
a cylinder surface. This determines the chirality and the complete electronic and
vibrational band structure of carbon nanotubes. However, due to low dimensionnality
of such systems and to the wave nature of electrons, this band structure is strongly
modified by applying an external magnetic field, and broken by a random disordered
potentiel(loss of translationnal invariance), or by excitation of an inelastic mechanism(electron-phonon
interaction). The aim of the following thesis is to explore quantum transport properties
in carbon nanotubes, due to the interplay between quantum interferences and interaction
processes. We will focus ourselves on disordered carbon nanotubes doped by nitrogen
or boron atoms, modelize the disordered hamiltonian and probe scaling laws of conductance.
We will also consider the role of a uniform and static magnetic field on transport
regimes at low bias(Landau level formation and Aharonov-Bohm oscillation). Inelastic
collisions due to electron-optic phonon coupling will finally be considered. Due to
the low dimensionnality of carbon nanotubes, the adiabatic approximation fails and
a proper transport formalism in Fock space of electrons and phonons has to be considered.
In the former studies, an effective microscopic hamiltonian is built and the problem
of coherent quantum transport solved numerically or analytically.