Contrôle de la polarisation dans des films ferroélectriques moléculaires à base d'acide croconique

Ferroelectric properties of organic croconic acid

• Auteur / Autrice : Sambit Mohapatra
• Direction : Éric Beaurepaire, Samy Boukari
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 10/11/2020
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Rachel Desfeux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Victor Da Costa
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rachel Desfeux, Patrycja Paruch

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électronique organique

Spintronique

Couches minces ferroélectriques

Mots clés libres

Ferroélectricité

Ferroélectrique organique

Acide croconique

Courant d'inversion de polarisation

Spintronique

Microscopie à force de piézoréponse (PFM)

Ferroelectricity

Organic ferroelectrics

Croconic Acid

Polarization reversal current

Spintronics

Piezoresponse Force Microscopy (PFM)

Résumé

Cette thèse explore les propriétés ferroélectriques de l'acide croconique ferroélectrique organique (AC) sous forme de film mince du point de vue de son application dans les dispositifs nanoélectroniques et spintroniques. Avec la plus grande polarisation ferroélectrique spontanée à température ambiante parmi tous les matériaux ferroélectriques organiques et également au niveau de certains ferroélectriques inorganiques, CA a un potentiel illimité d'applications. Nous étudions les propriétés ferroélectriques de films polycristallins sur des surfaces d'électrodes pertinentes sur le plan spintronique telles que sur des surfaces d'or et de cobalt et montrons que la ferroélectricité est robuste sur la surface du cobalt. Nous étudions également les propriétés d'inversion de polarisation à l'échelle nanoscopique avec la microscopie à force de piézoréponse in-situ et estimons les valeurs de polarisation nanoscopique de CA. De plus, nous cultivons des cristaux macroscopiques de CA et faisons des tentatives préliminaires pour comprendre la structure des domaines ferroélectriques éventuellement présents par des méthodes électriques et optiques.

This thesis explores the ferroelectric properties of organic ferroelectric Croconic Acid (CA) in the thin film form from the point of view of its application in nanoelectronic and spintronic devices. With the largest room temperature spontaneous ferroelectric polarization among all organic ferroelectric materials and also at the level of some of the inorganic ferroelectrics, CA has unbounded potential for applications. We study the ferroelectric properties of polycrystalline films on spintronically relevant electrode surfaces such as on gold and cobalt surfaces and show that ferroelectricity of CA is robust on cobalt surface. Further, we study the polarization reversal properties at the nanoscopic scale with in-situ piezoresponse force microscopy and estimate the nanoscopic polarization values of CA. Additionally, we grow macroscopic crystals of CA and make preliminary attempts to understand the structure of possibly present ferroelectric domains by electrical and optical methods.