Thèse- Raphaël SALAZAR - Mercredi 12/04/2023-14h00

Hétérostructures Ferroélectrique-Dichalcogénure de Métaux de Transition étudiées par spectroscopies d'électrons

Raphaël SALAZAR
(Ligne CASSIOPEE, Synchrotron SOLEIL, Gif-sur-Yvette, France)

Mercredi 12 avril 2023 – 14h00
Amphithéâtre SOLEIL

Les dichalcogénures de métaux de transition (TMD) sont des matériaux lamellaires. La brique de base est un feuillet de formule générique MX2, où M est un élément de transition et X un chalcogène (M = Mo, W…; X = S, Se, Te…) liés entre eux par des liaisons covalentes. Le solide tridimensionnel est ensuite obtenu en empilant ces couches MX2, faiblement liées entre elles par des interactions de type van der Waals. Dans les TMD à base d’éléments de transition lourds (Mo ou W), le fort couplage spin-orbite et l’absence de symétrie d’inversion dans la structure cristallographique engendre une inversion de la population de spin entre deux point K adjacents dans la première zone de Brillouin, une propriété fort attractive pour des applications en spintronique si ces populations de spins peuvent être contrôlées. Ce travail de thèse vise à étudier l'influence de la polarisation d'un ferroélectrique sur la structure électronique du TMD. Des films de WSe2 ont été préparés par épitaxie par jet moléculaire (MBE) puis transférés sur un ferroélectrique, ici du BiFeO3 avec différentes directions de sa polarisation électrique. Grâce à la photoémission résolue en angle (ARPES), nous avons mis en évidence un décalage en énergie de liaison de la structure électronique avec l’inversion de la polarisation. Ces résultats démontrent bien, qu’en jouant sur cette polarisation, il est possible d’influer notablement sur la structure électronique de WSe2 pour obtenir deux états qui pourraient être facilement différenciés par la conductivité électrique de l’empilement. Le même effet (quoique moins prononcé) est observé pour des flakes micrométriques déposés sur du LiNbO3 et observés par microscopie de photoélectrons (PEEM). Enfin, sur des couches de WSe2 épitaxiées par MBE sur du graphène, nous avons pu décrire par ARPES la transition de la structure électronique de 2D à 3D lorsque l’épaisseur de TMD augmente, des résultats très bien reproduits par des calculs de la fonction spectrale dans un modèle à une étape.