Microscopie à Emission d’Electrons Balistiques (BEEM) : étude des propriétés électroniques locales d’hétérostructures

Ballistic Electron Emission Microscopy : local electronic properties of heterostructures

• Auteur / Autrice : Sophie Guézo
• Direction : Philippe Schieffer, Pascal Turban
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transport des électrons, Théorie du

Structure électronique

Hétérostructures

Microscopie tunnel à balayage

Porteurs chauds

Résumé

Ce travail de thèse s’est développé autour de la microscopie à émission d’électrons balistiques (BEEM) sous ultra-vide, dédiée à l’étude des propriétés électroniques d’interfaces d’hétérostructures pertinentes pour des applications potentielles en électronique de spin. Dans un premier temps, l’étude de la jonction Schottky Au/GaAs(001) a permis de mettre en évidence l’influence des propriétés structurales sur le transport d’électrons chauds. Une étude similaire sur Fe/GaAs(001) a confirmé la sensibilité du BEEM aux effets de structures électroniques. Ensuite, l’étude BEEM sur les propriétés électroniques locales de la barrière MgO/GaAs(001) a révélé la présence de canaux de conduction situés dans la bande interdite de MgO. Ces canaux sont associés à la présence de lacunes d’oxygène localisées dans l’oxyde, qui diminuent fortement la hauteur de barrière tunnel. Enfin, des études préliminaires de transport d’électrons chauds dépendants du spin sur Fe/Au/Fe/GaAs(001) sont présentées.

This thesis work has been developed on ballistic electron emission microscopy (BEEM) under ultra-high vacuum, dedicated to the study of interface electronic properties of heterostructures based on III-V semiconductors, essentially for further potential applications in spintronics. First, the study of Au/GaAs Schottky junction has shown, by comparison between experimental measurements and theorical calculations, the effect of structural properties on hot-electron transport. A similar study realized on Fe/GaAs(001) has confirmed the BEEM sensitivity to electronic structure effects. Then, BEEM measurements on the barrier MgO/GaAs(001) have revealed new conduction channels localized in the band gap of MgO. They are related to oxygen vacancies in the oxide layer, which strongly reduce the tunnel barrier height. Finally, first measurements of spin-polarized hot-electron transport realized on Fe/Au/Fe/GaAs(001) spin-valve are presented.