Croissance par épitaxie par jets moléculaires de dichalcogénures de métaux de transition pour des applications électroniques

Molecular beam epitaxy growth of transition metal dichalcogenides for electronic applications

• Auteur / Autrice : Zineb Bouyid
• Direction : Mohamed Al khalfioui
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Doctorat materiaux
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CRHEA - Centre de Recherche sur l'Hétéroépitaxie et ses Applications

Mots clés

Mots clés libres

Croissance

Épitaxie

Tmd

Mbe

Growth

Epitaxy

Tmd

Mbe

Résumé

Le travail de thèse visera deux objectifs fondamentaux : 1) élaboration épitaxiale de matériaux 2D, 2) caractérisations structurales, spectroscopiques et électriques de ces matériaux. Ce travail aura comme finalité la réalisation de transistors à effet de champ à base de matériaux 2D pour des applications en électronique. Pour ce faire, le premier volet de la thèse de doctorat consistera à élaborer des couches 2D à base de dichalcogénures (MoS2, WS2, MoSe2, WSe2) par technique d'épitaxie par jets moléculaires (MBE) et/ou par dépôt chimique en phase vapeur (CVD - injection liquide). Le développement de stratégies de croissances innovantes permettant de contrôler la qualité cristalline, optique et électronique de monocouches homogènes sur des substrats de grandes surfaces. Le deuxième volet de la thèse de doctorat portera sur la réalisation d'hétérostructures 2D complexes. Pour cela, la croissance de couches 2D pour contrôler la relation d'épitaxie ou l'angle d'épitaxie ainsi que les polymorphes (2H ou 3R) nécessitera une bonne maîtrise de la nucléation, de l'interaction interfaciale et de la géométrie. Cela impliquera la mise en place d'approches de croissance croisées offertes par le duo de réacteur de croissance MBE et CVD nouvellement acquis au laboratoire. Le développement et l'optimisation des conditions de croissance de ces matériaux s'appuieront sur des caractérisations structurales (AFM, XRD, SEM et TEM), spectroscopiques (Raman, Photoluminescence) et enfin électriques (I-V, effet hall) disponible au laboratoire. Les résultats de ces travaux serviront de brique de base pour la réalisation de transistors pour des applications en électronique.

The thesis work will have two fundamental objectives: 1) epitaxial development of 2D materials, 2) structural, spectroscopic and electrical characterizations of these materials. This work will aim to realize field effect transistors based on 2D materials for electronic applications. To do this, the first part of the doctoral thesis will consist of developing 2D layers based on dichalcogenides (MoS2, WS2, MoSe2, WS2) by molecular beam epitaxy (MBE) technique and/or by chemical vapour deposition (CVD - liquid injection). The development of innovative growth strategies making it possible to control the crystalline, optical and electronic quality of homogeneous monolayers on large surface substrates. The second part of the doctoral thesis will focus on the growth of complex 2D heterostructures. For this, the growth of 2D layers to control the epitaxy relationship or the epitaxy angle as well as the polymorphs (2H or 3R) will require good control of nucleation, interfacial interaction and geometry. This will involve the establishment of cross-growth approaches offered by the laboratory's newly acquired MBE and CVD growth reactors. The development and optimization of the growth conditions of these 2D materials will be based on structural (AFM, XRD, SEM and TEM), spectroscopic (Raman, Photoluminescence) and finally electrical (I-V, hall effect) characterizations available in the laboratory. The results of this work will serve as a basic building block for the production of transistors for electronic applications.