La spectroscopie tunnel à travers des objets individuels sur une surface magnétique

• Auteur / Autrice : Benjamin Heinrich
• Direction : Jean-Pierre Bucher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanotechnologie

Cobalt

Phtalocyanines

Fullerènes

Surfaces (physique)

Effet tunnel

Microscopie tunnel à balayage

Spectroscopie tunnel

Résumé

Cette thèse présente une étude des propriétés électroniques des objets nano sur des surfaces métalliques par la microscopie et la spectroscopie à effet tunnel (STM et STS), qui est un outil unique pour étudier les propriétés physiques en fonction de la structure à l’échelle nanométrique. À cet égard, des études du transport électronique ou du transport du spin à travers une molécule en fonction de sa configuration géométrique sur le substrat sont possible. Dans ce travail de thèse, l’intérêt a été focalisé sur différents phénomènes clés de la conductance électronique à travers des objets nanométrique. Nous commençons avec une caractérisation approfondie des substrats, qui nous permet de bien distinguer entre des effets proprement liés à l’interaction molécule-surface et celles liés au substrat. Des atomes individuels ainsi que des molécules de Phthalocyanine de cobalt ou de C60 sont étudiés en appliquant des techniques à la pointe de la technologie de STM et STS, comme l’imagerie par manipulation d’atomes ou la cartographie de la conductance différentielle à une hauteur constante, en comparant toujours les résultats avec des calculs théoriques.

One of the most urgent tasks in the field of molecular electronics is to understand and tune the contact between molecules and a metal lead. Scanning tunneling microscopy and spectroscopy (STM and STS) represent a unique tool to correlate electronic and structural properties at the nanoscale, such as the impact of geometry on the spin-transport through a single molecule. In this perspective, the work presented here employs STM/STS as well as spin-polarized STM/STS to focus on key phenomena of the conductance of nanoscaled objects, e. G. Metallic islands, single atoms and molecules, the results always being compared to theoretical calculations. After a brief introduction of the STM/STS techniques employed, Chapter 1 provides some technical details regarding the sample and tip preparation. Chapter 2 is dedicated to the characterization of the Cu(111) surface and of cobalt islands grown on this surface. Chapter 3 focuses on individual atoms adsorbed on cobalt islands. The polarization of the local density of states (LDOS) above the atoms is discussed in relation with the polarization of the surface. Surface induced states and atomic resonances are shown to determine the LDOS above the atom, as well as the spin-polarization around the Fermi energy. In the last two chapters, results are obtained on Cobalt-Phthalocyanine and C60, both molecules being model systems for future molecular electronic devices. Molecular conductance channels and the spin-polarization of a single molecule (Chapter 4), as well as a negative differential conductance, which originates from an energy-dependent match and mismatch of molecular orbitals and electronic tip states (Chapter 5), are revealed.