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Venegas De La Cerda, Miguel Angel. Etudes expérimentales de surfaces et de films minces isolants par microscopie à sonde locale sous ultra vide

Venegas De La Cerda, Miguel Angel (2008). Etudes expérimentales de surfaces et de films minces isolants par microscopie à sonde locale sous ultra vide.

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Résumé en francais

Dans ce travail de recherche nous avons réalisé des études expérimentales de surfaces et de films minces isolants par microscopie à sonde locale sous ultra vide à température ambiante. En particulier nous avons utilisé la microscopie à effet tunnel (STM) et la microscopie à force atomique en mode non-contact (NC-AFM). Nous présentons des résultats qui concernent deux systèmes : la surface isolante KBr(001) et le film mince isolant d'alumine formé par oxydation de la surface (110) d'un cristal de NiAl. Dans un premier temps, nous avons modifié la tête du microscope STM/AFM en changeant le dispositif de détection optique des oscillations du cantilever. L'amélioration importante apportée nous a permis de mener une série d'expériences sur la surface de clivage du cristal ionique KBr(001). Nous avons mis en évidence à partir d'images de marches monoatomiques acquises avec la résolution atomique des changements de contraste réversibles déclenchés par le passage de la pointe sur le bord de marche. Ces observations ont été interprétées en terme de déplacements atomiques à l'extrême apex de la pointe entraînant un changement de signe de l'ion terminal, qui détermine le type d'image observée. Cette hypothèse a été confirmée en analysant les courbes expérimentales donnant la force entre la pointe et la surface en fonction de la distance pointe-surface. Cette étude a été suivie de quelques tentatives pour imager des molécules organiques sur cette surface isolante. Le système Pd/Al10O13/NiAl(110) à été étudié par microscopie à effet tunnel. La couche d'oxyde est formée par l'exposition à O2 à une température particulier (~280°C) de la surface (110) d'un cristal de NiAl sous ultravide. Nous avons obtenu des images en résolution atomique qui nous ont permis de remonter à la structure atomique de la couche isolante d'alumine, de stœchiométrie Al10O13, ainsi que de l'un des types de parois de domaine du film isolant. Nous avons également réalisé de mesures de façon à caractériser ses propriétés électriques à une échelle nanométrique. Ce substrat nous a ensuite servi à faire croître des agrégats métalliques de palladium dans différentes conditions. La répartition des îlots ainsi formés n'est pas homogène, certains défauts étant décorés par le palladium. La possibilité d'utiliser ce substrat pour réaliser des jonctions métal-molécule-métal planaires connectables à un système de mesure extérieur par la méthode du nano-stencil développée au CEMES a ensuite été envisagée. Les perspectives ouvertes par ce travail dans le domaine de l'électronique moléculaire sont discutées dans la conclusion du manuscrit.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Gauthier, Sébastien
Ecole doctorale:Sciences de la matière (SdM)
laboratoire/Unité de recherche :Centre d'Elaboration de Matériaux et d'Etudes Structurales (CEMES), UPR 8011
Mots-clés libres :Microscopie à effet tunnel - microscopie à force atomique - mode non-contact - spectroscopie de force - physique des surfaces - surfaces isolants - ultra vide
Sujets :Physique
Déposé le :07 Jan 2009 11:05