Surfaces et Interfaces

Cet axe de recherche du département Matériaux Nanosciences s’intéresse à la croissance et à la caractérisation des propriétés électroniques et de transport d’hétérostructures à base de semi-conducteurs, d’oxydes, de métaux et de films moléculaires.
microscope à effet tunnel

Champs d’application et hétérostructures étudiées :

Les hétérostructures étudiées sont principalement orientées vers l’électronique de spin (vannes de spin ou structures de type métal /SC ou métal/isolant/SC pour l’injection de courants polarisés en spin dans un semiconducteur) et le greffage moléculaire (fonctionnalisation de surface). Mais nous nous intéressons également à des structures pour la catalyse ou à des composants pour la nano et l’optoélectronique.

Champs d’application Hétérostructures étudiées
Electronique de spin Barrière Schottky : métal/SC :

Structures : métal/isolant/SC :

Vannes de spin :
Greffage moléculaire
Catalyse
Croissance de films minces ou nano-objets
  • SC III-V / Si(001) (*)
  • oxydes complexes (grenats et pérovskites) et hétérostructures associées / substrats oxydes

(*) structures réalisées hors IPR sur collaborations.

Propriétés aux interfaces et techniques utilisées :

A chaque interface entre matériaux, nous cherchons à décrire leurs propriétés physico-chimiques (morphologie, structure cristalline, réactivité) ainsi que leurs propriétés physiques (structure électronique, transport, magnétisme, optique). Le tableau ci-dessous précise les techniques utilisées dans chaque cas.

Propriétés étudiées Techniques utilisées
Morphologie Microscopies champs proche (STM, AFM), XPS
Structure cristalline Diffraction d’électrons (RHEED, LEED) de photoélectrons (XPD), RX (XRD).
Réactivité chimique XPS, XPD
Structure électronique XPS, UPS, STM/BEEM, PEELS
Transport Mesures I(V), C(V), transport à l’échelle locale (STS/BEEM)
Magnétisme Effet Kerr magnéto-optique

 

Equipements :

Les structures réalisées à l’IPR, sont obtenues par croissance épitaxiale sous environnement ultravide soit par jets moléculaires (MBE) soit par ablation laser (PLD). Les bâtis de croissances sont directement couplés sous ultravide aux bâtis d’analyse par spectroscopies de photoélectrons ou de microscopie champ proche (STM/BEEM) permettant ainsi de suivre pas à pas les étapes de formation des interfaces.

Equipements sous environnement ultravide :

  • une enceinte de photoémission XPS (source Mg/Al, source Al avec monochromateur), UPS (HeI et HeII) couplée à une chambre de préparation (four, évaporation de molécules, métallisation)
  • une enceinte de photoémission résolue angulairement XPS (source Mg/Al), UPS (HeI et HeII) couplée à des bâtis de croissance épitaxiale : semiconducteurs III-V, métaux, oxydes par épitaxie par jets moléculaires (MBE), oxydes par ablation laser pulsée (PLD)
  • une deuxième enceinte de croissance d'oxydes par ablation laser pulsée (PLD) associée à celles de l'Institut des Sciences Chimiques de Rennes.
  • une enceinte de microscopie tunnel en ultra-vide à température ambiante (STM), modifiée en microscope d’émission d’électrons balistiques (BEEM), couplée à une chambre de préparation (four, cellules d’évaporation métaux). Possibilité de champ magnétique.

Équipements à l’air ou sous atmosphère controlée

  • mesures de transport : I(V), C(V), effet Hall, magnéto-transport et cryogénie associée. Contact metallique sur films moléculaires (par goutte de mercure ou méthode BLAG).
  • banc de mesures magnétiques par effet Kerr Magnéto-Optique (MOKE)

Accès aux équipements hors Département Matériaux Nanosciences