Quantum transport in monolayer WTe2

Il ditellurio di tungsteno (WTe2) appartiene alla classe dei dicalcogenuri di metalli di transizione (TMDs), che rappresentano attualmente i materiali più promettenti, insieme al grafene, nel campo di ricerca dei cristalli bidimensionali (2D). Grazie ad una caratteristica struttura stratificata, con differenti piani atomici legati da forze di van der Waals, mediante esfoliazione è possibile isolare strati di spessore quasi-atomico di TMDs, detti “monostrati”, con proprietà spesso molto diverse dal materiale bulk originario. Il WTe2 nella sua forma a monostrato, è stato recentemente oggetto di interesse scientifico, in quanto teoricamente predetto essere un isolante topologico (TI) bidimensionale. Un TI è un materiale che internamente si comporta come un isolante elettrico ma che sulla superficie manifesta stati conduttivi. Lo scopo di questa tesi è studiare le proprietà si trasporto di monostrati di WTe2 in micro-dispositivi realizzati con opportune tecniche di nanofabbricazione. L'ossidazione della superficie esterna del WTe2, dovuta ad una non-perfetta stabilità in aria, influenza significativamente il trasporto elettronico in cristalli costituiti da pochi strati atomici ed è causa di una transizione metallo-isolante. Una possibile soluzione per evitare la degradazione del materiale consiste nell' “incapsulamento” di un monostrato di WTe2 fra materiali 2D chimicamente inerti, come il nitruro di boro esagonale. A tale proposito, si è sviluppata una tecnica di “trasferimento” che permette di sollevare e allineare con precisione micrometrica strati di spessore atomico di differenti materiali, assemblando eterostrutture di van der Waals. Campioni selezionati sono studiati mediante misure di magneto-transporto a bassa temperatura (fino a 0.250 K). I dati analizzati evidenziano l'esistenza di un gap di energia in monostrati di WTe2 e la presenza di una corrente localizzata ai bordi del sistema, coerentemente con l'ipotesi di un isolante topologico 2D.