Propriétés structurales et électroniques du (Zn,M)O fabriqué par diffusion thermique d’un film mince de M déposé sur les surfaces polaires du ZnO (M = Co ou Mn)

Résumé

L’évolution des propriétés physico-chimiques des interfaces Co/ZnO et Mn/ZnO chauffées est élucidée par une combinaison d’un grand nombre de techniques. La diffraction d’électrons lents, la microscopie à effet tunnel et les techniques spectroscopiques basées sur les électrons Auger, sur les rayons X de haute énergie : spectroscopies de photoélectron et d’absorption et sur la méthode des ondes stationnaires permettent non seulement d’étudier les interactions à l’interface mais aussi de décrire les transformations structurales et le processus de diffusion induits thermiquement. A température ambiante, la croissance de quelques monocouches du métal de transition M (M = Co ou Mn) se fait par formation d’îlots tridimensionnels nanométriques sur les surfaces polaires planes du monocristal de ZnO. Les recuits progressifs jusqu’à des températures proches de 1000 K permettent d’identifier différentes réactions interfaciales. Pour des recuits à basse température, les îlots de M constituant le film mince déposé coalescent tout en gardant leurs propriétés métalliques. Le film mince s’oxyde graduellement sous forme de M2+ et on observe la formation d’une fine couche de ZnxM1 xO riche en M. Dans le cas du Co (M = Co), une phase de CoO en symétrie octaédrique peut se former lorsque l’épaisseur initiale du film dépasse 1 nm. Dans le cas du Mn (M = Mn), suite à des recuits progressifs entre 575 K à 800 K, on observe la formation de différentes phases d’oxydes de Mn. En premier lieu une couche de ZnxMn1 xO est formée sur la surface. Ensuite, pendant que les atomes de Mn diffusent profondément dans le ZnO, la formation du ZnyMn3 yO4 est observée à la surface. Finalement, à des plus hautes températures de recuit, le Co tout comme le Mn se diluent dans la matrice de ZnO où ils occupent des sites de Zn. Au cours de ce processus de diffusion de M dans le ZnO, la structure cristalline de la surface évolue et une surface atomiquement plane est obtenue à des températures de recuits élevées.

la date de réponse	13 oct. 2011
langue originale	Français
L'institution diplômante	Universite de Namur
Superviseur	Robert Sporken (Promoteur), Laurent Houssiau (Jury), Jacques Dumont (Jury), Yves Caudano (Jury), Jacques GHIJSEN (Jury) & Bogdan Kowalski (Jury)