Emission photonique dans un microscope a effet tunnel. Application a l'etude de nano-contacts metal/semiconducteur

• Auteur / Autrice : ANNE CARLADOUS
• Direction : Jacques Beauvillain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Résumé

La jonction pointe-surface d'un microscope a effet tunnel (stm) est, de part sa geometrie singuliere, le siege d'un grand nombre de phenomenes physiques elementaires qui elargissent le domaine d'application de ce dispositif. Depuis quelques annees, plusieurs techniques experimentales derivees ont vu le jour autour du stm et font de cet outil de caracterisation un sujet de recherche fondamentale. Nous avons ainsi mene une etude des differents processus radiatifs pouvant avoir lieu au sein de la jonction tunnel d'un stm dans l'air. Tout d'abord, une emission de photons a ete detectee sur des surfaces semiconductrices d'arseniure de gallium passivees a l'huile de paraffine. Les spectres de la lumiere emise permettent d'identifier clairement l'emission photonique observee : elle provient de recombinaisons radiatives de paires electron-trou dans le semiconducteur massif. Une emission de photons dans un stm a aussi ete detectee dans l'air sur des surfaces d'au. Par comparaison avec les resultats precedents obtenus sous ultra vide (uhv) et les recentes avancees theoriques, cette emission de lumiere a ete attribuee a la desexcitation radiative de plasmons localises entre la pointe et la surface, ces modes etant excites par les electrons tunnels inelastiques. Des molecules d'alcanethiols ainsi que des nanotubes de carbone ont ete deposes sur ces surfaces metalliques. Une emission lumineuse a alors ete observee. Le role des molecules et des nano-objets dans l'emission lumineuse a ensuite ete discute. Enfin, par un processus de croissance de type volmer-weber, des ilots d'or tridimensionnels ont ete fabriques par depot de films minces metalliques sur un substrat de molybdenite. Des proprietes surprenantes de l'emission photonique ont alors ete mises en evidence sur ces echantillons ouvrant la voie a une nouvelle application de l'emission de photons dans un stm. Par l'intermediaire de l'analyse spectrale de la lumiere emise, il est possible d'acceder a la caracteristique courant-tension de l'interface au/mos 2. Des differences dans la nature du contact metal/semiconducteur sont alors apparues entre plusieurs echantillons : une resistance a l'interface au/mos 2 a ete mise en evidence ainsi qu'une diode schottky.