Soutenance de thèse - Hela MREZGUIA - 21 Décembre 2020- Croissance et propriétés électroniques du silicène hétéroépitaxié sur B:Si(111)-(√3×√3)R30° et Ag/Si(111)-(√3×√3)R30°

Mademoiselle Hela MREZGUIA

soutiendra par visioconférence son travail de thèse de doctorat (ED-352 Physique et Sciences de le Matière) en cotutelle avec l'Université de Carthage, intitulé :

Croissance et propriétés électroniques du silicène hétéroépitaxié sur B:Si(111)-(√3×√3)R30° et Ag/Si(111)-(√3×√3)R30°

le lundi 21 décembre 2020 à 14 heures.

Le lien AMU-Zoom sera communiqué ultérieurement.

Résumé :

Ce travail expérimental porte sur la synthèse du silicène hétéroépitaxié sur des substrats Si(111) passivés par des atomes de bore ou d’argent. Nous avons déposé des atomes de Si sur les substrats B:Si(111)-(√3×√3)R30° et Ag/Si(111)-(√3×√3)R30° préparés sous ultra-vide et maintenus à température contrôlée (respectivement ~300 et ~200°C). L’adsorption à température contrôlée d’une quantité de Si proche d’une monocouche sur les substrats B:Si(111)-(√3×√3)R30° et Ag/Si(111)- (√3×√3)R30° préparés sous ultra-vide, à base d’adatomes de Si et de trimères d’Ag, mène à la formation, sur chaque substrat, d’une couche bidimensionnelle de Si, compacte et bien ordonnée, qui adopte la symétrie du substrat, que nous attribuons au silicène hétéroépitaxié.

Nous avons étudié les propriétés structurales, chimiques et électroniques du silicène hétéroépitaxié par la diffraction des électrons lents (LEED), la spectroscopie des électrons Auger (AES) et la spectroscopie de photoémission inverse résolue angulairement (IPES/ARIPES). Cette technique très sensible à l’extrême surface des matériaux permet la détection d’états électroniques inoccupés proches du niveau de Fermi, ainsi que la détermination de leur dispersion En(k) le long de directions de haute symétrie.

La mesure du courant absorbé (TCS) et l’évolution du travail d’extraction indiquent de fortes perturbations des propriétés électroniques de la couche de charge d’espace du substrat. Celle-ci s’accompagne de la disparition des états de surface de chaque substrat, remplacés par de nouveaux états électroniques UB et U0 caractéristiques, aux profils de dispersion sans rapport avec la symétrie (√3×√3)R30°. Sur Ag/Si(111)-(√3×√3)R30°, la disparition de l’état bidimensionnel S1 d’électrons quasi-libres, à la dispersion parabolique, provoque une transition métal/isolant.

Les positions énergétiques des états UB et U0, éloignées du niveau de Fermi, indiquent une interaction significative avec le substrat, bien que non-covalente, impliquant un transfert de charges spatialement inhomogène du silicène avec le substrat. Mesurés par ARIPES, les profils de la dispersion des états inoccupés UB et U0caractéristiques de la couche 2D ordonnée de Si apparaissent compatibles avec la symétrie d’une monocouche de silicène orientée, qui fait correspondre la direction de la première zone de Brillouin de la reconstruction (√3×√3)R30° avec la direction du silicène.

Mots-clés : silicène, matériaux 2D, photoémission inverse, hétéroépitaxie, structure électronique, spectroscopies électroniques