Luminescence induite par microscopie à effet tunnel et étude des propriétés électroniques, chimiques et optiques de la surface de carbure de silicium 6H-SiC(0001)3x3

par Guillaume Baffou

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Geneviève Comtet.

Soutenue en 2007

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    Le microscope à effet tunnel (STM) permet une analyse spatiale et spectroscopique de surfaces à l'échelle atomique. Mise en évidence peu après l’invention du STM, la lumière émise par la jonction tunnel contient des informations pertinentes sur les propriétés électroniques et optiques de surfaces ou de nano-objets. La thématique dans laquelle s'inscrit cette thèse est la luminescence induite par STM sur substrat semiconducteur à large bande interdite. Les travaux ont porté sur la reconstruction de surface SiC(0001)3x3 du carbure de silicium (SiC) et s'articulent autour de trois parties. La première partie est consacrée à l'étude de la luminescence de la jonction tunnel métal/vide/SiC(0001)3x3. Cette étude, en parallèle à des mesures de spectroscopie tunnel, a mis en évidence les mécanismes et propriétés de transport électronique le long des états de surface du SiC. Une deuxième partie est dédiée à l'adsorption de molécules organiques sur la surface SiC(0001)3x3. La fonctionnalisation organique du SiC est une étape indispensable pour l’étude de molécules individuelles mais aussi pour la conception de matériaux hybrides organique/inorganique. La résolution submoléculaire du STM associée à des calculs ab initio en collaboration ont dégagé un modèle de chimisorption détaillé de la phthalocyanine hydrogénée. La dernière partie décrit des simulations numériques, basées sur le formalisme des tenseurs de Green, de la lumière émise par la jonction tunnel. Ces travaux ont permis de modéliser d'une part l'influence de la forme de la pointe du STM sur le spectre de la lumière émise, d'autre part l'inhibition de la fluorescence de molécules individuelles excitées par STM.

  • Titre traduit

    Light emission induced by scanning tunneling microscopy and the study of the electronic, chemical and optical properties of the 6H-SiC(0001)3x3 silicon carbide surface


  • Résumé

    The scanning tunnelling microscope (STM) enables both spatial and spectroscopic investigations of surfaces at the atomic scale. Light emission by the tunnel junction was demonstrated not long after the STM invention and contains valuable information on the electronic and optical properties of surfaces and nano-objects. The theme of this thesis is the induced light emission in STM experiments on wide band gap semiconductors. The results were obtained on the SiC(0001)3x3 silicon carbide (SiC) surface and are divided into three parts. The first part considers the light emission from the metal/vacuum/SiC(0001)3x3 junction of the STM. This study, associated with tunnelling spectroscopy measurements, provided a deep insight into the mechanisms and properties of electronic transport along the SiC surface states. The second part deals with the adsorption of individual organic molecules on SiC(0001)3x3. Organic functionalization is a necessary step not only for the study of single molecule fluorescence with the STM but also for the conception of organic/inorganic hybrid materials. The submolecular STM resolution and DFT calculations carried out in collaboration enabled a detailed understanding of the adsorption configuration of phthalocyanine molecules and give some general characteristics of molecules susceptible to anchor on this surface. The third part is devoted to numerical simulations, based on the Green tensor technique, of the light emission from the tunnel junction. This model showed the influence of the STM tip geometry on the far-field emitted light and also the fluorescence enhancement and quenching of single molecules excited by STM.

Autre version

Cette thèse a donné lieu à une publication en 2007 par [CCSD] [diffusion/distribution] à Villeurbanne

Luminescence induite par microscopie à effet tunnel et étude des propriétés électroniques, chimiques et optiques de la surface de carbure de silicium 6H-SiC(0001)3x3

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La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (XIII-165 p. )
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapîtres

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2007)164
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