Two-dimensional electron gas oxide heterostructures for microelectronic in extreme environments

Résumé : De nombreuses propri?t?s ?tonnantes ont ?t? r?cemment d?couvertes ? l?interface de deux perovskites isolantes l?une polaire l?autre non polaire. La discontinuit? de charge ? l?interface LaAlO3/SrTiO3 engendre un gas d??lectron quasi-bidimensionnel qui conf?re un caract?re m?tallique ? cette interface. Les m?canismes locaux et la quantification des propri?t?s ne font pas consensus car l?interd?pendance de facteurs structuraux, chimiques et ?lectroniques complexifie la r?solution du probl?me pos?. Une catastrophe polaire, des distorsions structurales, des lacunes d?oxyg?ne, une interdiffusion cationique et une non st?chiom?trie du film ont ?t? s?par?ment avanc?es pour expliquer cette conduction. Dans le cadre d?un programme international, nous avons re?u des h?terointerfaces conductrices et isolantes ?labor?es par ablation laser puls? (PLD). L?origine des porteurs de charge a ?t? recherch?e par une approche globale liant proc?d?, structure et propri?t?s ?lectriques (mesur?es dans le consortium). Nous avons syst?matiquement analys? les interfaces en combinant imagerie ? haute r?solution (STEM-HAADF) et spectroscopies ?lectroniques (EELS) et ioniques (MEIS). Une non plan?it? des couches atomiques, une interdiffusion cationique et un transfert d??lectrons permettent de r?duire la divergence de potentiel, la catastrophe polaire n?a donc pas lieu. La formation de d?fauts donneurs ? la surface du film devient favorable au-del? d?une ?paisseur critique. Les ?lectrons sont transf?r?s ? l?interface dans la bande de conduction du STO. Nous avons mis en ?vidence un m?canisme de compensation concurrentiel de la charge interfaciale par des lacunes de strontium charg?es n?gativement, qui mettent le substrat en compression plane et s?opposent au confinement 2D ?lectrons. La variation des param?tres proc?d?s, tels que la dur?e du d?p?t, la pression partielle en oxyg?ne, la temp?rature et la st?chiom?trie de la plume d?place l??quilibre des diff?rents m?canismes mis en ?vidence. Ce travail d?montre la relation complexe liant proc?d?, propri?t?s ?lectriques et distribution des d?fauts autour de ces interfaces singuli?res.
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Thèse
Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]. PSL Research University, 2016. English. 〈NNT : 2016PSLEM050〉
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Contributeur : Abes Star <>
Soumis le : mardi 28 novembre 2017 - 16:15:48
Dernière modification le : mardi 13 novembre 2018 - 15:40:30

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Hicham Zaid. Two-dimensional electron gas oxide heterostructures for microelectronic in extreme environments. Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]. PSL Research University, 2016. English. 〈NNT : 2016PSLEM050〉. 〈tel-01651077〉

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