Institut des
NanoSciences de Paris
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Transition de Mott métal-isolant induite par pulse électrique

La transition Métal-Isolant de Mott est l’une des questions majeures de la physique du solide et, si cette transition sous l’effet de la température ou de la pression est assez bien connue, l’apparition d’une phase métallique rémanente sous l’effet d’un pulse électrique est un effet très peu étudié. Cette transition Métal-Isolant a d’abord été mise en évidence par des mesures de transport sur des monocristaux de quelques chalcogénures de métaux de transition à l’Institut des Matériaux Jean Rouxel de Nantes, en observant un changement de résistance de plusieurs ordres de grandeur par application de pulses électriques.

Les expériences de Microscopie/Spectroscopie Tunnel conduites à l’Institut des NanoSciences de Paris sur des cristaux de GaTa4Se8 clivés avant et après application de pulses électriques ont montré que la modification de ces propriétés de transport était liée à une modification des propriétés électroniques en volume du matériau avec la coexistence sur une échelle nanométrique de régions métalliques et isolantes (Figure 1).

Ce matériau est aussi sensible au champ électrique local qui règne entre la pointe STM et la surface du matériau au cours d’une expérience de microscopie tunnel (STM), ce qui complique singulièrement son observation, mais autorise aussi la modification du matériau à l’échelle locale. Il a ainsi été possible de « lithographier » la surface de GaTa4Se8 à température ambiante avec une résolution de 3 nm (Figure 2). La densité d’information ainsi stockée dépasse 1Tbit/cm2. L’étude de ces isolants de Mott apparaît donc comme particulièrement exaltante, tant pour la compréhension du mécanisme sous-jacent que pour l’élaboration de dispositifs mémoire RRAM.

En savoir plus :

  • Resistive switching at the nanoscale in the Mott insulator compound GaTa4Se8
    Vincent Dubost, Tristan Cren, François Debontridder, Dimitri Roditchev, Cristian Vaju, Vincent Guiot, Laurent Cario, Benoît Corraze, Etienne Janod
    Nano Lett. 13, (8) (2013)
  • Avalanche breakdown in narrow gap Mott Insulators GaTa4Se8-xTex
    V.Guiot, L.Cario, E.Janod, B.Corraze, V.TaPhuoc, M.Rozenberg, P.Stoliar, T.Cren, and D.Roditchev
    Nat. Commun. 4, 1722 (2013)
  • Electric-Field-Assisted Nanostructuring of a Mott Insulator
    Vincent Dubost, Tristan Cren, Cristian Vaju, Laurent Cario, Benoit Corraze, Etienne Janod, François Debontridder, Dimitri Roditchev
    Adv. Funct. Mater. 19, 2800-2804 (2009)
  • Electric-pulse-induced resistive switching and possible superconductivity in the Mott insulator GaTa4Se8
    C. Vaju, L. Cario , B. Corraze, E. Janod, V. Dubost, T. Cren, D. Roditchev, D. Braithwaite and O. Chauvet
    Microelectron. Eng. 85, 2430–2433 (2008)
  • Electric-pulse-driven electronic phase separation, insulator-metal transition, and possible superconductivity in a Mott insulator
    Cristian Vaju, Laurent Cario, Benoit Corraze, Etienne Janod, Vincent Dubost, Tristan Cren, Dimitri Roditchev, Daniel Braithwaite, Olivier Chauvet
    Adv. Mater. 20, 2760–2765 (2008)

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