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Roberto Sant

Exploration par rayonnement synchrotron X de la croissance et de la structure de dichalcogénures 2D

Publié le 17 décembre 2019
Thèse soutenue le 17 décembre 2019 pour obtenir le grade de docteur de la Communauté Université Grenoble Alpes - Spécialité : Physique de la Matière Condensée et du Rayonnement

Résumé :
Les dichalcogénures de métaux de transition bidimensionnels (2D) suscitent un grand interêt pour des applications variées, principalement en optoélectronique. Toutefois, la faible compréhension des mécanismes liés à leur épitaxie, de leur microstructure et de la nature de leur interaction avec le substrat représentent encore des problèmes ouverts. Nous avons exploré un certain nombre de croissances épitaxiales des dichalcogénures 2D préparés par épitaxie à jets moleculaires sur des substrats différents. Nous en avons examiné la structure atomique et essayé d’en modifier certains in situ. Plusieurs systèmes et processus ont été étudiés : (i) des tellurures de métaux de transition, ZrTe2, MoTe2 et TiTe2, épitaxiés sur un substrat de InAs(111), (ii) l’intercalation d’espèces atomique alcalines entre une monocouche de MoS2 et son substrat d’Au(111), (iii) la croissance et le traitement thermique sous atmosphère de H2S d’une monocouche de PtSe2 sur Pt(111). Notre travail s’appuie sur des approches à la fois phénoménologiques et quantitatives de diffraction de rayons X de surface, souvent complétées par ses analyses effectuées à l’aide d’autres techniques (STM, TEM, XPS et ARPES). Les principaux resultats sont que : (i) une phase orthorhombique et une onde de densité de charge sont stabilisées à température ambiante dans les couches de MoTe2 et TiTe2 par un effet de déformation induite par l’épitaxie ; (ii) l’intercalation de cesium (Cs) au-dessous du MoS2 induit un découplage structurel mais aussi électronique de la monocouche de son substrat ; (iii) la sulfurisation de PtSe2 à chaud en conditions controlées permet de substituer des atomes de Se par des atomes de S dans la couche supérieure du dichalcogénure, formant ainsi un alliage ordonné de SPtSe, structure de type Janus.

Jury :
Rapporteur : Carsten Busse
Rapporteur : Frédéric Leroy
Examinateur : Benjamin Grévin
Examinateur : Yves Garreau
Examinateur : Rosanna Larciprete
Directeur de thèse : Gilles Renaud
Directeur de thèse : Johann Coraux

Mots clés :
Rayonnement Synchrotron, Matériaux 2D, Epitaxie de van der Waals, Ondes de densité de charge, Intercalation, Janus