Thèse soutenue

Influence du substrat diélectrique sur la structure de bandes dans une monocouche de TMDC

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Auteur / Autrice : Karl Kloss
Direction : Maxime RichardOlivier Renault
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique de la matière condensée et du rayonnement
Date : Soutenance le 30/06/2022
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Néel (Grenoble, Isère, France)
Jury : Président / Présidente : Thierry Ouisse
Examinateurs / Examinatrices : Debora Pierucci
Rapporteurs / Rapporteuses : Yannick Fagot-Revurat, Karol Hricovini

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Dans la famille des matériaux 2D, les monocouches de dichalcogénures de métaux de transition, et en particulier, MoS2, MoSe2, WS2, WSe2, sont des semi-conducteurs aux propriétés optoélectroniques exceptionnelles. Ces propriétés sont dues à leur épaisseur nanométrique, et aux conséquences qui en résultent sur leur structure de bandes. Cette influence offre une opportunité unique de contrôler les propriétés optoélectroniques de ces matériaux en modifiant simplement leur environnement diélectrique. Dans ce travail, nous examinons expérimentalement cette influence en exposant une monocouche de WSe2 à différents substrats. Nous utilisons l’exfoliation mécanique et une technique de stamping pour produire différents échantillons de monocouches de WSe2 sur des substrats de différentes constantes diélectriques. À l'aide d'une technique de photoémission appelée k-space Photoelectron Emission Microscopy (kPEEM), nous mesurons la structure de bandes électronique d’une monocouche de WSe2 déposée sur ces différents substrats. Un travail d’analyse numérique nous permet d'extraire quantitativement les caractéristiques essentielles de la structure de bandes. Nous constatons en effet que ces caracteristiques dependent du substrat, via un mécanisme d‘écrantage diélectrique induit par le substrat sur les états electroniques de le manocouche situés à quelque nanomètre de distance. Nous constatons notament que nous pouvons modifer sensiblement l’énergie de la bande de valence en K et en Gamma, qui jouent un role clé dans les propiétés optoélectroniques du matériau. Nous discutons cet effet à la lumière des travaux théoriques récents et excluons d'autres mécanismes qui pourraient être responsables de la modification de la structure de la bande, tels que la contrainte mécanique et le transfert de charge.