Soutenance de thèse de Vincent NOTOT
Vendredi 22 janvier 2021 à 10h30
Résumé :
Les boîtes quantiques colloïdales sont des semi-conducteurs fluorescents de taille nanométrique, généralement comprises entre 2 et 10 nm. Ces matériaux ont suscité l’intérêt de la communauté scientifique depuis plus de trente ans en raison de leurs propriétés opto-électroniques particulières qui résultent du fort confinement des porteurs de charge. Grâce aux développements continuels de leur synthèse chimique pour produire des monocouches de nanocristaux dont les bords peuvent être à présent fusionnés, le couplage électronique entre boîtes au sein de réseaux semble à portée de main. Cependant, le transport électronique dans de tel réseau est encore limité et nécessite une étude approfondie à l’échelle du nanocristal unique.
La microscopie à effet tunnel est un outil adéquat pour étudier les propriétés électroniques de nanostructures individuelles. Dans ce travail, cette technique a été utilisée pour caractériser des super-réseaux carrés de boîtes quantiques de séléniure de plomb. Pour commencer, nous avons étudié les propriétés électroniques et structurelles d’un super-réseau déposé sur un substrat en or. Après recuit des échantillons pour assurer une grande stabilité de la jonction tunnel, la spectroscopie tunnel a révélé une monocouche dopée p comportant deux types de nanocristaux : ceux, majoritaires, présentant des états discrets de part et d’autre de la bande interdite, dont l’analyse fine de la largeur des pics montre un couplage plus ou moins prononcé des états de bande de valence et ceux, en moindre concentration, possédant un pic dans la bande interdite. Pour mieux comprendre l’origine de ce pic, le super-réseau a également été étudié sur une fine couche d’oxyde de silicium qui découple électroniquement le réseau du substrat de silicium. Dans ce cas, l’apparition d’états vibroniques associés au pic dans la bande interdite indique la présence d’états localisés. Ces pièges sont attribués à la perte de ligands sur certaines facettes des nanocristaux.
En conservant la passivation de ces facettes par des ligands, les propriétés de transport de super-réseaux ont finalement été étudiées par microscopie à effet tunnel à pointes multiples. Des mesures de conductivité montrent l’importance des fissures du film sur la conduction électrique. Néanmoins à l’échelle du micromètre, des conductivités à l’état de l’art de l’ordre de 10-5 S ont été obtenues, démontrant l’intérêt de fusionner les boites quantiques colloïdales pour tendre vers un transport de bande.
