Ingénierie des propriétés diélectriques d'oxydes pérovskites par nanostructuration jusqu'à l'échelle de la monocouche
Auteur / Autrice : | Mohamed Elhachmi Bouras |
Direction : | Guillaume Saint-Girons, Sébastien Cueff |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Science des matériaux |
Date : | Soutenance le 12/11/2019 |
Etablissement(s) : | Lyon |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon) |
Partenaire(s) de recherche : | établissement opérateur d'inscription : École Centrale de Lyon (1857-....) |
Laboratoire : Institut des Nanotechnologies de Lyon (Ecully, Rhône) | |
Jury : | Président / Présidente : Marie-Paule Besland |
Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Saint-Girons, Sébastien Cueff, Romain Bachelet, Sylvie Hebert | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Paule Besland, Jésus Zúñiga-Pérez |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Les travaux menés dans le cadre de cette thèse ont porté sur l’ingénierie de la croissance épitaxiale (par épitaxie par jets moléculaires, MBE) et des propriétés d’oxydes fonctionnels pérovskites ABO3. Ces matériaux suscitent un intérêt fort, du fait notamment de leur grande flexibilité chimique et structurale donnant accès à de nombreuses propriétés physiques : ferroélectricité, piézoélectricité, supraconductivité à hautes températures, thermoélectricité, etc…. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse était d’utiliser la souplesse et le contrôle ultime de la croissance offerts par l’MBE pour exploiter au mieux cette flexibilité chimique et structurale et démontrer le potentiel des couches minces, des superréseaux et des phases de Ruddlesden-Popper basés sur le SrTiO3 et le LaSrTiO3 pour des applications en photonique. Nous avons en particulier démontré que de telles structures, si elles sont contrôlées, ouvrent des perspectives importantes pour la plasmonique, pour la réalisation de métamatériaux optiques aux performances inégalées, et pour la fabrication de couches minces fortement anisotropes. Plus spécifiquement, les principaux résultats de cette thèse sont (i) la mise en évidence des excellentes propriétés plasmoniques dans l’infrarouge des couches minces conductrices de LaxSr1-xTiO3 (SrTiO3 dopé au La), et leur forte accordabilité obtenue en contrôlant la concentration en La, (ii) la démonstration d’une nouvelle classe de métamatériaux hyperboliques dans l’infrarouge constitués de superréseaux LaxSr1-xTiO3/SrTiO3, dont l’hyperbolicité peut être largement accordée, et dont les performances surpassent celles des meilleurs métamatériaux hyperboliques basés sur du ZnO dopé au Ga ou à l’Al, et (iii) l’exploration de la croissance et de l’anisotropie optique potentiellement très forte des phases homologues de Ruddlesden-Popper à base de SrTiO3 (Srn+1TinO3n+1). Ces résultats originaux ouvrent des perspectives intéressantes pour l’utilisation de couches minces et de superréseaux structurés jusqu’à l’échelle de la monocouche à base d’oxydes pérovksites pour des applications à la photonique.