De l'étude des super réseaux de moiré magnétiques à la mise en œuvre d'un microscope à effet tunnel à radiofréquence.

Au cours du travail de thèse, j'ai abordé deux sujets indépendants : le premier concerne l'étude d'un matériau magnétique bidimensionnel de van der Waals, tandis que le second porte sur le développement, la construction et le test d'un microscope à effet tunnel à radiofréquence (RF-STM). Ce manuscrit traite d'abord des matériaux de van der Waals, qui se sont imposés comme des blocs de construction extrêmement polyvalents dans de nombreux domaines de recherche, tant fondamentaux qu'appliqués. Ces matériaux offrent un potentiel considérable pour les dispositifs en spintronique, supraconductivité, nanoélectronique et optique. Ils sont particulièrement attractifs pour explorer de nouvelles physiques exotiques en raison de leur capacité à être empilés dans un nombre infini de combinaisons, donnant lieu à des propriétés physiques inattendues. La boîte à outils des hétérostructures de van der Waals continue de s'étendre, comme en témoigne la découverte récente d'un ordre ferromagnétique jusqu'à la limite monocouche dans la famille des trihalogénures de chrome, en particulier CrCl3, CrBr3 et CrI3 (CrX3, X =Cl, Br, I). Plusieurs études ont rapporté l'observation de structures de moiré résultant du désaccord de réseaux entre les monocouches de chCrX3 et leurs substrats, ce qui engendre une richesse de nouveaux effets exotiques. Dans ce travail, nous avons étudié une monocouche de CrCl3 déposée sur un substrat Au(111) à l'aide de l'épitaxie par jet moléculaire. L'étude révèle plusieurs domaines structuraux avec des modes de croissance distincts, qui présentent divers motifs de moiré d'ordre supérieur. Notamment, nous rapportons la présence de dislocations coin au sein de ces motifs de moiré. À travers un modèle analytique complet, nous interprétons ces dislocations coin bien connues dans le cadre des concepts topologiques, où elles sont décrites comme des défauts topologiques analogues à des vortex, portant un indice de rotation de Chern. Le second sujet de cette recherche porte sur le développement, la construction et les tests d'un microscope à effet tunnel à radiofréquence (RF-STM), une extension du STM conventionnel permettant des mesures de résonance magnétique à l'échelle nanométrique. En physique de la matière condensée, les excitations magnétiques de basse énergie sont généralement étudiées à l'aide de techniques de résonance. Avec l'évolution de l'électronique de basse dimension et de l'informatique quantique, un défi clé est de développer des expériences de résonance capables de détecter des excitations magnétiques de basse énergie jusqu'à la limite de l'atome ou de la molécule unique. La microscopie à effet tunnel (STM) peut sonder de telles excitations dans des atomes ou molécules uniques sur des surfaces avec une résolution inférieure au meV. Le STM conventionnel est efficace lorsque la séparation d'énergie entre les états dépasse 3.5 kBT. Cependant, en combinant les techniques de résonance et le STM, il devient possible de dépasser la limitation thermique de résolution énergétique et d'étudier les spectres d'excitation d'atomes et de molécules uniques avec une résolution énergétique de l'ordre du neV. Atteindre ce niveau de résolution à l'échelle atomique a été un défi de longue date en raison de l'incapacité naturelle du STM à détecter des signaux à haute fréquence. Ce n'est que récemment que des extensions du STM ont été développées pour détecter des excitations magnétiques de basse énergie jusqu'à la gamme sub-μeV, permettant des mesures de résonance telles que la résonance paramagnétique électronique ou la résonance ferromagnétique. Dans ce travail, nous avons conçu un tel dispositif expérimental. Les tests réalisés jusqu'à présent confirment la capacité du microscope à effectuer ce type de mesures, ouvrant la voie à la détection de la résonance magnétique de molécules uniques dans un futur proche.