Les boîtes quantiques réalisées dans des gaz bidimensionnels d’électrons sont des systèmes adaptés à l’étude du transport à travers des atomes (artificiels) ou molécules individuels. La possibilité de moduler leur propriétés en fait de bons candidats pour l’électronique et l’informatique quantiques, et des systèmes adaptés à l’étude de problèmes fondamentaux de physique tels l’effet Kondo.
La plupart des expériences de transport sur des boîtes quantiques ont été réalisées en connectant deux contacts à la boîte. En utilisant un montage à plus de deux terminaux, il est possible de mesurer de nouvelles propriétés, tel la répartition spatiale des fonctions d’ondes dans la boîte ou l’effet Kondo hors équilibre.
Nous présentons des mesures sur des boîtes quantiques (de forme carrée ou en anneau) comportant trois terminaux réalisées dans un gaz bidimensionnel d’électrons par la technique d’oxydation locale à l’aide d’un microscope à force atomique. Dans le régime de blocage de Coulomb, la conductance à travers la boîte est déterminée par le couplage de la fonction d’onde électronique dans la boîte avec celle des contacts. La mesure à trois terminaux permet de déterminer individuellement les couplages avec les terminaux, et ainsi de mesurer l’extension spatiale de la fonction d’onde dans la boîte.
Dans le régime Kondo, il a été montré qu’une boîte à trois terminaux permet de mesurer directement la densité d’état de la résonance Kondo: alors que deux terminaux sont fortement couplés et induisent l’effet Kondo, le troisième terminal, couplé par une barrière tunnel, permet de mesurer la densité d’état de cet état corrélé. Nous avons réalisé cette expérience et avons observé le dédoublement de la résonance Kondo par l’application d’une tension entre les deux terminaux responsables de la résonance. Cette mesure peut être reliée au dédoublement de la densité d’état Kondo hors équilibre.

Solid State Physics Laboratory, ETH Zürich