Electronic control of single molecules on ultra thin insulating layers by STM microscopy

• Auteur / Autrice : Franco Chiaravalloti
• Direction : Gérald Dujardin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie tunnel à balayage

Nanostructures

Électronique moléculaire

Résumé

Le but de ce travail de thèse est d'explorer à l'échelle atomique les propriétés électroniques de nanostructures fabriquées par épitaxie moléculaire sur un substrat de silicium. La technique expérimentale employée est la microscopie à effet tunnel (STM) en Ultra Vide (UHV) à basse température (5 K). En premier lieu, des molécules de CaF2 sont déposées sur un substrat de silicium Si(100) chauffé à 1000K afin d'obtenir une couche mince ultra fine d'isolant sur semiconducteur. Des nanostructures cristallines sont observées à faible (0,3 ML) et haut (1,2 ML) taux de couverture, illustrant une fonctionnalisation de la surface. Une étude à température de dépôt inferieure est aussi présentée. Dans la deuxième partie de ce travail, une molécule organique (hexaphenyle) est déposée sur des couches de CaF2 d'épaisseur 1,2 ML sur Si(100). Le couplage électronique entre la molécule et le substrat est étudié en excitant électroniquement les molécules d'hexaphenyle à l'aide de la pointe du STM. Dans la troisième partie de cette thèse, des atomes d'or ont été déposés sur la surface propre de Si(100) et leur adsorption et diffusion de surface est étudiée.

The aim of this thesis is to explore the electronic properties of atomic size nanostructures fabricated on a silicon substrate. The experimental technique used is Scanning Tunnelling Microscopy (STM) performed in Ultra High Vacuum (UHV) at low temperature (5 K). First, molecular CaF2 is deposited by Molecular Beam Epitaxy (MBE) on the Si(100) substrate heated at 1000 K, obtaining an ultra thin insulating layer on semiconductor. Different crystalline nanostructures are observed at low (0,3 ML) and high (1,2 ML) coverage. A study of the epitaxy at lower substrate temperatures is also carried out, demonstrating different growth modes depending on the temperature. In the second part of this work, an organic molecule (hexaphenyl) is deposited on 1,2 ML thick CaF2 layers on Si. The electronic coupling between the molecule and the substrate is studied by electronically exciting the adsorbed hexaphenyl with the STM tip. In the third part of this thesis, gold atoms are deposited on the clean Si(100) surface and their adsorption sites and surface diffusion are studied.