Etude expérimentale et théorique de couches moléculaires bidimensionnelles conductrices obtenues sur des surfaces orientées

Experimental and theoretical study of two-dimensional conductive molecular layers on oriented surfaces

• Auteur / Autrice : Nesrine Shaiek
• Direction : Mathieu Abel, Abdelwahab Akremi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et sciences de la matière. Matière condensée et nanosciences
• Date : Soutenance le 07/11/2022
• Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec Université de Carthage (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (Marseille ; Toulon ; 2008-….) - Laboratoire de physique des matériaux, structure et propriétés (Carthage, Tunisie)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Bischoff
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mathieu Koudia, Adel Toumi, Muriel Sicot, Chokri Lamine
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Wissem Dimassi, Xavier Bouju

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectroscopie de photoélectrons

Électrons de faible énergie -- Diffraction

Microscopie tunnel à balayage

Metal-organic frameworks

Surfaces

Nanotechnologie

Mots clés libres

Matériaux 2D

Croissance

2D-MOF conducteurs

Microscopie à effet tunnel (STM)

Diffraction d'électrons lents (LEED)

Spectroscopie de photoélectron X (XPS)

Théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT).

2D materials

Growth

Conductive 2D-MOFs

Scanning Tunneling Microscopy (STM)

Low Energy-Electron Diffraction (LEED)

X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)

Density functional Theory (DFT).

Résumé

Les composés metal organic framework conducteurs c-MOF font partie d’une nouvelle classe de matériaux 2D, composés d'ions métalliques liés à des ligands organiques dans un réseau cristallin. Au cours de cette thèse nous avons étudié la croissance de 2D-MOF bien ordonnés M3C6O6, sous ultra-haut-vide, par réaction de surface entre des atomes de métaux de transition de cuivre et de manganèse et la molécule tétrahydroxyquinone THQ sur la surface d’argent Ag (111). Ces matériaux 2D sont étudiés par microscopie à effet tunnel (STM), diffraction d'électrons lents à basse énergie (LEED) et spectroscopie de photoélectron X (XPS) en fonction des conditions de croissances (température du substrat, flux). Cette étude permet de combiner une caractérisation à l’échelle atomique et une caractérisation chimique pour la compréhension fondamentale des mécanismes de croissance après réaction entre des atomes métalliques et des composés organiques. Ces propriétés électroniques et magnétiques ont été étudiées conjointement par la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). En particulier pour étudier le rôle du substrat métallique sur les propriétés électroniques des 2D-MOF. Un récapitulatif de cette étude théorique est présenté afin de conclure sur les perspectives offertes par cette étude

Conductive metal organic framework (c-MOF) compounds are a new class of 2D materials, composed of metal ions bound to organic ligands in a crystal lattice. In this thesis, we studied the growth of c-MOF M3C6O6, by surface reaction between transition metal atoms of copper and manganese and the tetrahydroxyquinone molecule THQ on the surface of silver Ag (111) under ultra-high vacuum. The study of these 2D materials is performed by Scanning Tunneling Microscopy (STM), Low Energy-Electron Diffraction (LEED) and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) as a function of growth conditions (substrate temperature, flux). The aim of this study is to combine atomic and chemical characterizations for the fundamental understanding of the growth mechanisms after reaction between metal atoms and organic compounds. These electronic and magnetic properties have been studied conjointly by Density Functional Theory (DFT). In particular to study the role of the metal substrate on the electronic properties of the 2D-MOF. A summary of this theoretical study is presented in order to conclude on other perspectives