Propriétés électroniques et vibrationnelles de couches ultra-minces de MoS2

Electronic and vibrational properties of ultra-thin layers of MoS2

• Auteur / Autrice : Mohamed Boukhicha
• Direction : Abhay Shukla
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et Chimie des Matériaux
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couches minces

Transitions métal-isolant

Spectroscopie Raman

Résumé

Ce travail présente l'étude les propriétés vibrationnelles et électroniques de couches ultra-minces de MoS2. Les échantillons sont fabriqués par la technique de collage anodique sur un substrat de verre. Différentes techniques de microscopie en champ proche ont été effectuées pour la caractérisation des couches ultra-minces de MoS2. La spectroscopie Raman nous a permis d'étudier les propriétés vibrationnelles du MoS2. Des calculs théoriques (DFT) ont été développés pour l'interprétation des résultats. Nous présentons des mesures des modes de vibration simple phonon et leur intérêt à la détermination de nombre de couches, nous avons également mis en évidence les modes de vibration multiphonon ainsi que les modes de résonance Raman. Nous nous sommes également intéressés à l'étude des modes de vibration à très faible fréquence de vibration. Les effets d'anharmonicité du mode de compression se sont montrés importants dans les nanocouches ce qui pourra limiter le transport thermique dans les nanostructures. L'étude des propriétés de transport a permis de mettre évidence la transition métal/isolant et d'étudier les effets de la correction quantique à la conductivité électronique.

Two-dimensional (2D) materials are a new class of materials with interesting physical properties and applications such as nanoelectronics and photonics. In this work, we have investigated the vibrational and electronic properties of mono and few layer MoS2. Nano-layers were fabricated by anodic bonding technique on glass substrate providing high quality samples. Different characterizations were carried out using near field scanning microscopy under ambient conditions. We also have measured phonons in single layer, few layers and bulk MoS2 using single and multiple phonon Raman scattering and off and on resonance conditions. In addition, we have detailed primary and secondary shearing and compression modes in MoS2. We found out that compression modes represent an overriding optical phonon contribution to the intrinsic thermal conductivity of MoS2 flakes, a crucial aspect of any use of these in future nano or microelectronic devices. Raman measurements were therefore supported by the DFT calculations. Transport measurements brighten up the high levels of doping achieved in anodic bonding devices, and enable the observation of a metal/insulator transition. Magnetoresistance measurements provide evidence of the weak localization effect in MoS2 nanolayers.