Spectroscopie Optique du Graphite et du Graphène sous Champ Mégagauss

La decouverte experimentale du graphene (monocouche de graphite) en 2004 a provoque un grand engouement dans la communaute scientifique. Cela a egalement renouvele l'interet pour l'etude du graphite. Les proprietes de ces deux materiaux ont largement ete etudiees par le biais de differentes techniques experimentales (transport, optique...). Dans cette these nous demontrons que les mesures de transmission effectuees sous champ magnetiques tres intenses (> 1 millions de fois le champ magnetique terrestre) sont un outil tres puissant pour etudier la structure electronique du graphene et du graphite. Dans un premier temps, nous montrerons que l'asymetrie electron-trou dans le graphite est causee par le terme souvent neglige de l'energie cinetique d'un electron libre. Ce terme, egalement present dans l'Hamiltonien decrivant les proprietes electroniques du graphene, explique elegamment l'asymetrie electron trou qui y est observee. Deuxiemement, l'utilisation de nombreuses sources dans l'infrarouge et dans le visible (200meV a 2eV) nous a permis d'observer de grandes series de transitions interbandes dans le graphite entre les quatre bandes (E3+, E3-, E1 et E2) jusqu'a 150 T et a temperature ambiante. La resonance au point K peut etre parfaitement decrite avec le modele du bicouche effectif et la resonance au point H correspond a celle d'une monocouche de graphene. Enfin, nous demontrerons que ces resonances peuvent etre reduites a une simple mesure de la relation de dispersion decrite par la formule relativiste E2=m02v4 + p2v2, avec v la vitesse de Fermi et, ou l'energie d'une particule au repos m0v² est egale a 385 meV au point K et est nulle au point H.