Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Dichalcogénure de métal de transition“

Le changement climatique rend impérative la décarbonation des moyens de production et des modes de vie. Les minerais critiques sont au cœur de la transition énergétique. Parmi eux, le lithium joue un rôle central dans l’électrification des transports. L’importance accrue de ce métal est en train de redessiner les cartes de la géopolitique de l’énergie : l’Australie et l’Amérique latine – où se trouve le « triangle du lithium » – acquièrent une centralité qu’elles n’avaient pas auparavant.

Ce travail est l'étude expérimentale de la distribution de la température en fonction du temps pour deux différents matériaux ferromagnétique (Acier) et amagnétique (Aluminium), afin de faciliter la résolution analytique de l'équation différentielle de la densité de courant couplée avec la température pendant le régime de chauffe par induction à une fréquence donnée suivant le traitement du métal à appliquer. On peut en déduire la distribution de température en fonction du rayon de la pièce à chauffer pour ces deux matériaux, et de même de trouver l'évolution de la densité de courant avant et après transition de Curie durant le chauffage pour le cas de l'acier.

Dans cette thèse, je présente l’étude de défauts générés artificiellement par irradiation ionique à la surface de dichalcogénures de métaux de transition (TMDC), plus particulièrement de cristaux de disulfure de tungstène (WS2) et de diséléniure de tungstène (WSe2). Je présente également l’analyse structurelle des films WS2 obtenus par pulvérisation magnétron réactive (RMS) et je compare les défauts structurels observés aux défauts générés artificiellement sur les cristaux en volume. Cette thèse est composée de six chapitres. Dans le premier chapitre, une introduction à la structure et aux propriétés des dichalcogénures de métaux de transition est présentée, suivie d’une discussion des études précédentes sur la génération de défauts par irradiation ionique. Les développements récents dans les méthodes de fabrication de couches minces de TMDC, comme la pulvérisation magnétron réactive, sont également abordés. Dans le chapitre 2, je décris en détail les techniques expérimentales et les méthodes d’analyse utilisées pour caractériser les matériaux TMDC et dans le chapitre 3, je décris les méthodes utilisées pour la simulation numérique de l’irradiation ionique des TMDC. Dans le chapitre 4, je présente mon travail sur la conception des expériences et la calibration d’une source d’ions qui a ensuite été utilisée pour produire des ions de faible énergie afin de générer artificiellement des défauts sur les surfaces des TMDCs. Dans le chapitre 5, je présente mes résultats de caractérisation des films WS2 synthétisés par RMS, qui ont été obtenus à Uppsala par l’équipe de Tomas Nyberg. Dans le chapitre 6, je présente la génération artificielle de défauts sur les surfaces de TMDCs en utilisant la source d’ions décrite dans le chapitre 4. En outre, je présente les études de dynamique moléculaire que j’ai réalisées pour comprendre le mécanisme de production de défauts dans les TMDC par irradiation ionique. Les dichalcogénures de métaux de transition (TMDCs) sont une grande famille de matériaux lamellaires couvrant une large gamme de propriétés électroniques, chimiques et physiques. Ils peuvent être métalliques, semi-conducteurs ou semi-métalliques. Ces matériaux sont composés de feuilles constitués d’une tricouche de formule MX2 (où M un métal de transition, X un atome de chalcogène, c’est-à-dire S, Se ou Te) et ont un réseau atomique hexagonal [...]
In this thesis, I present the study of artificially generated defects by ion irradiation on the surface of Transition Metal Dichalcogenides (TMDC), more specifically of tungsten disulphide (WS2) and tungsten diselenide (WSe2) crystals. I also present the structural analysis of WS2 films grown by Reactive Magnetron Sputtering (RMS) and compare the observed structural defects to the artifically generated defects on the bulk crystals This thesis is composed of six chapters. In the first chapter, an introduction to the transition metal dichalcogenide structure and properties is discussed, followed by a discussion of previous studies about the defect generation by ion irradiation. Recent developments in the fabrication methods of TMDC thin-films such as reactive magnetron sputtering are also discussed. In chapter 2 I describe in detail the experimental techniques and the analysis methods used to characterize the TMDC materials and in chapter 3 I describe the methods used for numerical simulation of ion irradiation of TMDCs. In chapter 4, I present my work on the design of the experiments and the calibration of a ion source which was later used to produce low energy ions to artificially generate defects on TMDCs surfaces. Chapter 5 I present my characterization results of WS2 films grown by RMS, which were grown in Uppsala by the team of Tomas Nyberg. In chapter 6 I present the artificial generation of defects on TMDC surfaces using the ion source described in chapter 4. Furthermore, I present the molecular dynamics studies which were performed to have an understanding of the defect production mechanism in TMDCs by ion irradiation

Le sujet de ma thèse concerne l’étude des propriétés optiques fon-damentales des dichalcogénures des métaux de transition (DCMT)des couches ultra-mince et plus précisément les hétérostuctures con-stituées de matériaux MX2(où M est du molybdène (Mo) et X dusoufre (S) ou du sélénium (Se)), liées entre elles par des interactionsde type Van der Waals. Le premier chapitre de la thèse a été con-sacré pour la description des propriétés fondamentales générales des(DCMT) exfolié et amincie jusqu’une monocouche. Egalement, leshétérostuctures à base des DCMT ont été largement décrites.Le chapitre 2 décrit les techniques expérimentales mises à dispo-sition pour servir mon projet de recherche soit en terme de mesuresou en terme de préparation des échantillons.Dans le chapitre 3, je présente l’effet de la photo-génération surles propriétés des exciton émis inter-couche. La photo-générationétant identifié à partir une augmentation de l’énergie de dissociationdes trions (via luminescence) accompagnée par un changement carac-téristique du rapport d’intensité de photoluminescence d’exciton etde trion dans le MoS2. Simultanément, j’ai observé une diminutionde l’intensité de PL de l’exciton généré inter-couche. Par contre lesignal PL composé des excitons et trions dans la couche de MoSe2aété amélioré montrant que le transfert de charges inter-couche peutêtre contrôlé en contrôlant le niveau de dopage. Cet effet observéest persistant sur une échelle de temps de plusieurs heures, tant quel’échantillon est maintenu sous vide. Ceci indique un mécanisme im-pliquant la désorption, induite par un laser, des molécules physisor-bées à la surface de l’hétérostructure. Je soutiens cette hypothèse endévoilant la sensibilité du taux de photo-génération sur la longueurd’onde d’excitation. Le processus de photo- génération se produitbeaucoup plus rapidement pour les photons ayant une énergie plusélevée.Dans le chapitre 4, je présente le résultat de l’impact du motifmoiré sur le spectre d’exciton inter-couche dans l’hétérostructureMoS2/ MoSe2. La formation du motif moiré est un phénomène car-actéristique des empilements de van der Waals où, en raison de lafaible interaction entre les couches chacune conservent ses propresparamètres de réseau. Par conséquent, en raison d’un petit anglede torsion ou d’une discordance de réseau entre les monocouches, unpotentiel variable dans l’espace périodique peut être induit. Ce po-tentiel peut avoir un impact non trivial sur les propriétés optiques desexcitons intra et inter-couche des hétérostructures de dichalcogénurede métaux de transition. Ici, je montre des preuves expérimentalesde l’impact du motif de moiré sur l’émission intra-couche dans unehétérostructure de MoSe2/ MoS2encapsulée avec du nitrure de borehexagonal (h-BN). Le potentiel périodique dans le plan se traduit par une clivage de spectre d’émission et ou d’absorption de l’excitonet du trion dans la couche de MoSe2. La différence d’énergie ob-servée entre les pics clivés est tout à fait conforme aux prévisionsthéoriques. De plus, ce chapitre contient une description détailléede la manière dont l’orientation relative des flocons dans une tellehétérostructure peut être révélée par la spectroscopie de générationdu deuxième harmonique.Le chapitre 5 contient les résultats des études préliminaires surl’impact de la qualité des échantillons et la possibilité de générerune polarisation de vallée via l’application d’un champ magnétique.Dans ces études, trois types de structures sont comparés, à savoirle MoSe2préparé par CVD et le MoSe2encapsulé par h-BN, ainsique l’hétérostructure MoSe2 / MoS2. De plus, j’ai trouvé que laformation d’un motif moiré a un impact négligeable sur le facteur gde Landé sur la transition excitonique intra-layer
In my thesis, I concluded results of my three years investigation of the optical properties of MoSe2/MoS2 transition metal dichalcogenides heterostructures. Thesis starts with the general overview of the properties of transition metal dichalcogenides monolayers and their heterostucers. This is followed by the detailed description experimental techniques which wear used to characterize photoresponse of heterostructures and their preparation. Next three paragraphs are devoted to the rustles of my investigations:In chapter 3 the impact of characteristic for transition metal dichalcogenides effect photodoping on the interlayer exciton emission properties is presented. The photodoping isidentified by the increasing (upon illumination) trion dissociation energy, accompanied by a characteristic change of the exciton/trion photoluminescence intensity ratioin MoSe2. At the same time, I observe decreasing photoluminescence intensity of the interlayer exciton. In the same time the combined PL intensity of the exciton and the trion in MoSe2 is enhanced, showing that the interlayer charge transfer can be controlled by the doping level. This observed effect is persistent on a timescale of several hours, as long as the sample is maintained under vacuum. This indicate a mechanism involving laser induced desorption of molecules physisorbed on the surface of the heterostructure. I support this hypothesis by revealed sensitivity of the photodoping rate on the excitation wavelength. The process of photodoping occurs much faster for higher energy photons.In chapter 4 I present result of the impact of moiré pattern on the intralayer exciton spectrum in MoS2/MoSe2 heterostructure. The moiré pattern formation is a phenomenon characteristic for van der Waals stacks where due to the weak interlayer interaction the ingredient layers preserve their own lattice parameters. Therefore due to small twist angle or of lattice mismatch between the monolayers periodic spatially varying potential is induced. This potential can have nontrivial impact on the optical properties of both intra- and interlayer excitons of transition metal dichalcogenide heterostructures. Here, I show experimental evidences of the moiré pattern impact on intralayer emission in a MoSe2/MoS2 heterobilayer encapsulated in hexagonal boron nitride. The periodic in-plane potential results in a splitting of the MoSe2 exciton and trion in emission and (for the exciton) absorption spectra. The observed energy difference between the split peaks is fully consistent with theoretical predictions. Moreover this chapter contain detailed description how the relative orientation of the flakes in such heterostructure can be revealed by second harmonic generation spectroscopy.Chapter 5 contains result of the initial studies about the impact of sample quality and possibility to generate valley polarization by the magnetic field. In this studies three type of structures are compared namely CVD grown and h-BN encapsulated MoSe2, together with MoSe2/MoS2 heterostructure. In addition I found that the formation of moire pattern has negligible impact on the Lande g-factor on intralayer excitonic transition

Le travail présenté consiste en la détermination expérimentale et en l’interprétation théorique des propriétés électroniques (résistivité et pouvoir thermoélectrique absolu : PTA) des alliage métalliques liquides cuivre-plomb et manganèse étain en fonction de la température et de la composition. Une nouvelle cellule de mesure simultanée de résistivité et de PTA a été mise au point. Elle utilise le fait que depuis les travaux de Roberts (1985), le tungstène peut être pris comme électrode de référence de PTA. Notre attention s’est plus particulièrement portée sur le système Cu=Pb qui présente un seuil de démixtion. Notre but était de déterminer si la présence d’un tel seuil a une influence sur les propriétés électroniques au –dessus de la courbe de démixtion. Nous avons étudié l’influence des fonctions d’interférence partielles de Bhatia-Thornton Snn et Snc qui ont par ailleurs été mesurées par diffraction de neutrons par la méthode de substitution isotopique. L’interprétation théorique du PTA des alliages métalliques peut être effectuée dans le cadre de la théorie de Ziman étendue. Le PTA est exprimé en fonction des facteurs de forme et des facteurs de structure. Les propriétés électroniques ont été calculées dans le cadre de la formule de Ziman étendue exprimée en fonction des déphasages en tenant compte de la dépendance en énergie du facteur de forme, (ca qui n’a pas été réalisé jusqu’ici, à notre connaissance, pour des alliages). Une « prémonition » de la zone de démixtion a été décelée au moyen du coefficient de température de la résistivité et du PTA. La prise en compte des fonctions d’interférence expérimentales améliore considérablement le calcul de la résistivité. Enfin, la contribution de la dépendance en énergie des déphasages rapproche beaucoup le pouvoir thermoélectrique calculé de la valeur expérimentale
In the present work we determine experimentally the electronic properties (resistivity and absolute thermoelectric power of metallic liquid alloys Cu-Pb and Mn-Sn. The theorical interpretation is in the frame work of Faber-Ziman theory. A new resistivity and TEP simultaneous measure cell has been elaborated. It is based on the fact that since the works of Roberts (1985), the tungsten can be taken as reference electrode for the TEP. Our attention has been fixed on the Cu-Pb system which presents a miscibility gap. Our aim was to determine if the presence of gap has an influence on electronic properties above the miscibility curve. We have studied the influence Bhatia-Thornton partials interference functions SNN and Snc which has been measured by neutron diffraction with the isotonic substitution method. The theoretical interpretation of the TEP of metallic ally can be realized according to the Faber-Ziman theory. The TEP is expressed as a function of energy dependent phase shifts. Anormal concentration dependence of the temperature coefficient of the resistivity and of the thermopower indicate some premonition of the phase separation. If we take into account the Bhatia-Thornton experimental interference functions, we improve considerably by resistivity calculation. Computation of TEP by using the energy dependence contribution the calculated TEP very new to the experimental one

Dans des hétérostructures semiconductrices à basse température, il est possible de réaliser des systèmes d'électrons purement bidimensionnels de densité électronique variable. A basse densité, la théorie prédit que les corrélations entre électrons dominent les fluctuations quantiques, conduisant à un état collectif tel le cristal de Wigner. Dans les systèmes réels, la présence de désordre rend la situation plus complexe : l'observation récente d'une transition métal-isolant, non prévue par les théories d'électrons indépendants, pose la question de la compétition entre les interactions et le désordre en dimension deux. Ce travail présente des mesures de transport en fonction du champ électrique, et des mesures de fluctuations de résistance, à très basse température dans des gaz bidimensionnels de trous formés dans des puits quantiques SiGe et GaAs. Dans ces systèmes, la masse effective élevée des porteurs et la faible densité permettent d'atteindre un régime pour lequel les interactions ne sont plus négligeables. Dans les échantillons désordonnés (SiGe), pour lesquels les lois de transport peuvent être expliquées dans le cadre de particules indépendantes, les effets de champ électrique sont dus au chauffage des porteurs. Par contre, dans les échantillons moins désordonnés (GaAs), les lois de transport en température et en champ électrique à très faible densité sont en accord avec l'existence d'une phase collective. Dans les échantillons GaAs, les mesures de fluctuations de résistance, ou bruit en 1/f, montrent l'existence d'une transition de phase à basse densité. Ces résultats sont compatibles avec les scénarios de formation d'une phase collective en présence de désordre par l'intermédiaire d'une transition de percolation.

Ce travail est consacre a l'etude experimentale des proprietes electroniques des phases icosaedriques (i-) a base d'al, thermodynamiquement stables et de grande qualite structurale. Bien qu'il s'agisse d'alliages ordonnes a base de metaux, leur resistivite augmente quand la temperature diminue de 300k a 4k, jusqu'a un facteur 200 dans la phase i-alpdre ou la resistivite a 4k depasse 1cm. L'origine de ces comportements a suscite de nombreux travaux theoriques et experimentaux, et des arguments reposant sur l'existence dans les modeles quasiperiodiques parfaits de regimes de diffusion anormale et de fonctions d'onde critiques ont ete proposes. Dans les quasicristaux reels, il faudra tenir compte d'un desordre residuel et des interactions entre electrons, phenomenes qui peuvent conduire a la transition metal-isolant (tmi) de mott-anderson. Nous nous sommes d'abord interesses a l'existence d'une tmi dans la phase la plus resistive i-alpdre. Nous avons pu montrer grace a des mesures de la conductivite jusqu'a 20mk qu'une tmi etait bien franchie dans cette phase. Nos echantillons sont des rubans produits par trempe sur roue, caracterises structuralement et chimiquement et qui peuvent se trouver selon leurs resistivites de part et d'autre de la tmi. Nous avons propose pour l'ensemble de nos rubans une interpretation des dependances de la conductivite avec la temperature en dessous de 300k, basee sur les modeles de la tmi de mott-anderson. Nous avons ensuite etudie la densite d'etats electroniques (dos) pres du niveau de fermi dans les phases i-alcufe, i-alpdmn et i-alpdre, par des experiences de spectroscopie tunnel et de photoemission. Nos analyses s'accordent sur une singularite de la dos centree au niveau de fermi et variant comme une racine carree de l'energie. Ce type de singularite est une signature des effets de desordre et d'interactions entre electrons, ce qui confirme l'influence de ces deux parametres dans la tmi que nous observons.

L'anisotropie perpendiculaire de films ultraminces magnétiques résulte de phénomènes d'interface induisant une aimantation préférentiellement perpendiculaire au plan du film. Dans une première partie, nous étudions cette anisotropie magnétique perpendiculaire dans des films épitaxiés métal/cobalt/métal, avec pour métal: Pt, Au, Cu et AuxCu1-x. Les influences du métal, de la qualité cristalline et de la déformation du film magnétique de Co sont analysées. Dans une deuxième partie, nous étudions l'ajustement de l'anisotropie perpendiculaire de films Co/Pt et Co/Au par irradiation ionique uniforme aux ions N+ 150keV et Si+ 30keV. Différentes évolutions magnétiques sont observées lorsque la dose d'irradiation augmente: réduction de la coercivité, puis réorientation de l'anisotropie de perpendiculaire à parallèle au plan du film pour Co/Pt, et enfin mélange total de l'empilement conduisant à un comportement paramagnétique. L'utilisation d'un faisceau Si+ 30keV focalisé (FIB) est également testée pour structurer des réseaux de plots magnétiques de 1´1 mm2
Perpendicular anisotropy of ultrathin magnetic films results from interfacial phenomena that induce a magnetization orientated preferentially perpendicular to the film plane. In a first part, this perpendicular anisotropy is studied in epitaxial metal/cobalt/metal films, with metal: Pt, Au, Cu et AuxCu1-x. The effects of the metal, the structural quality and the magnetic film stress are analysed. In a second part, the tuning of perpendicular magnetic anisotropy is studied on Co/Pt and Co/Au films by N+ 150keV and Si+ 30keV uniform ion irradiation. Successive magnetic changes are observed with increasing the irradiation dose: coercivity reduction, anisotropy switching from out-of-plane to in-plane for Co/Pt, and paramagnetic behaviour due to total mixing. Finally, we use Si+ 30keV focused ion beam (FIB) to pattern 1´1 mm2 magnetic dot arrays

Les couches minces d’alliages amorphes de terre rare métal de transition GdCo et GdFe préparées par pulvérisation cathodique présentent une texture colonnaire et une structure en chaîne observées par microscopie électronique et diffraction aux petits angles. Le comportement de l’anisotropie magnétique et l’apparition de plusieurs structures magnétiques dans GdFe avant et après recuit révèlent leur caractère magnétostrictif et leur affinité pour l’oxygène. La nucléation des domaines magnétiques à aimantation plane, leur observation par effet Kerr longitudinal et l’étude de l’évolution de leur taille sont réalisées. Une étude théorique menée en parallèle permet de comprendre comment agissent les différents paramètres sur la taille critique de ces domaines. La structure des domaines en zigzag est étudiée en statique. On montre que l’aspect dynamique de cette dernière peut s’expliquer grâce au comportement d’une paroi de Bloch asymétrique sous l’effet d’un champ transverse appliqué, et du modèle micromagnétique établi dans l’étude statique
Rare earth–Transition metal amorphous thin films of Gd Co and Gd Fe have been observed by electron microscope using Lorentz method and low angle diffraction. The magnetic domains observed before and after annealing indicate magnetostrictive character of the samples and their affinity to oxygen. The small in-plane lozenge type domains have been nucleated in the Co Ni P and Co Ti films and observed by longitudinal Keff effect. Experimental results of the critical domain size have been compared with the theoretical investigations. The static and dynamics of the zigzag domain walls which are composed of several lozenge-type domains have been shown. The mechanism of zigzags propagation is explained by transverse field effect and transformation of asymmetric Bloch wall into asymmetric Néel wall and vice versa. A micromagnetic model of this transformation has been established by isolated wall behaviour in a static state

Nous avons étudié l'interférence entre le désordre à l'échelle macroscopique et microscopique sur les propriétés de transport électrique de films troués de Palladium. Les échantillons sont préparés par irradiation avec des ions lourds de moyenne énergie. Des mesures de résistance, de rétrodiffusion Rutherford et de microscopie électronique, réalisées in situ à différents stades de l'irradiation permettent d'obtenir les paramètres structuraux (libre parcours moyen électronique épaisseur et taux de couverture métallique) qui influencent la résistance. Un modèle décrivant la variation de la résistance avec la fluence d'irradiation est proposé. Les mesures électriques à basse température révèlent que les inhomogénéités macroscopiques amplifient les effets du désordre microscopique nous observons une transition métal-isolant avant le franchissement du seuil de percolation. A partir d'une analyse quantitative de la résistance en fonction de la température et du champ magnétique, nous discutons la modification des lois de transport dans le régime métallique et isolant
We have studied the effect of interference between microscopic and macroscopic disorder on the electronic transport properties of thin inhomogeneous palladium films, made up of both metallic clusters and holes. The samples were prepared by irradiation with heavy ions of medium energy. Irradiation creates damage, thins the film due to sputtering and, as a critical thickness is reached, creates holes. Measurements of resistance, Rutherford backscattering and electron microscopy, performed in situ at different steps of the irradiation allow us to deduce the structural parameters (electronic mean free path, thickness and metallic coverage) which govern the resistance. A model describing the evolution of the resistance with the lon fluence is proposed. Low-temperature electrical measurements reveal that macroscopic inhomogeneities amplify the effects of microscopic disorder. We observe a metal-insulator transition before the percolation threshold. A quantitative analysis of the temperature and magnetic field resistance dependences leads to a discussion of the change in transport mechanisms in both the metallic and insulating regimes

Le lithium fait partie de ces éléments fondamentaux pour la réalisation de la transition environnementale. Métal aux propriété multiples, il est exploité principalement dans les salars, bientôt peut-être dans les roches dures telles que les pegmatites. Gloaguen et al. passent en revue les systèmes et conditions géologiques susceptibles d’engendrer des concentrations lithinifères significatives.