Mots-clés :
Matériaux 2D, Dichalcogénures, Sulfuration
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Résumé
Les dichalcogénures semi-conducteurs de métaux de transition tels que MoS2 et WS2 sont des candidats particulièrement intéressants pour le More-than-Moore, c’est-à-dire la diversification fonctionnelle des composants électroniques (capteurs chimiques, photo-détecteurs, mémoires, dispositifs RF , etc.), en raison de leur propriétés optoélectroniques extrêmement anisotropes et facilement modulables. Cependant, leur fabrication nécessite des températures très élevées (> 850 °C), qui ne permettent pas leur mise en œuvre directe sur des circuits intégrés à base de silicium (supportant au mieux 450-500 °C). Dans cette thèse, deux approches ont été proposées afin d’obtenir des sulfures lamellaires semi-conducteurs (WS2, SnS2 et SnS) à basse température, toutes deux basées sur un procédé de sulfuration de métal ou d’oxyde de métal. La première approche a consisté à utiliser le nickel en tant que promoteur de cristallisation pour la synthèse de couches ultra-minces de WS2, via la sulfuration d’une bicouche Ni/W par un composé organo-soufré : le 1,2-éthanedithiol. Cette approche a permis d’obtenir des couches très cristallines de WS2 orientées (001) à une température de seulement 650 °C, alors qu’en l’absence de nickel des températures supérieures à 850°C auraient été nécessaires pour obtenir une cristallinité équivalente. La seconde approche a consisté à réaliser la synthèse de SnS2, un disulfure de métal pauvre possédant de grandes similarités structurales et physico-chimiques avec MoS2 et WS2, mais cristallisant à beaucoup plus basse température. En partant de couches ultra-minces de SnO2 déposées par ALD, des couches de SnS2 et SnS très bien cristallisées et orientées (001) ont pu être formées de manière sélective à seulement 350 °C, grâce à un procédé de sulfuration faisant intervenir le disulfure de t-butyle (pour SnS2) ou le t-butylthiol (pour SnS). Ces deux approches sont appuyées par des caractérisations physicochimiques approfondies, ainsi que des hypothèses concernant les mécanismes de conversion.
Membres du jury/ Jury members :
Dr. |
N.Schneider |
Institut Photovoltaïque d’Ile-de-France, Palaiseau (France) |
Rapporteure |
Dr. |
N.Bahlawane |
Luxembourg Institute of Science and Technology: Esch-sur-Alzette (Luxembourg) |
Rapporteur |
Dr. |
C.Marichy |
Laboratoire des Multimatériaux et Interfaces (LMI), CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, Villeurbanne (France) |
Examinatrice |
Prof. |
C.Vallée |
Laboratory of Microelectronics (LTM), CNRS, Grenoble (France) |
Examinateur |
Dr. |
D.Muñoz-Rojas |
Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique (LMGP), CNRS, Grenoble INP Minatec, Grenoble (France) |
Examinateur |
Dr. |
J.Coraux |
Institut Néel, CNRS, Grenoble (France) |
Examinateur |
Prof. |
H.Renevier |
Laboratoire des Matériaux et du Génie Physique (LMGP), CNRS, Grenoble INP Minatec, Grenoble (France) |
Thesis Director |
Dr. |
S.Cadot |
CEA-LETI, Grenoble (France) |
Thesis Co-director |
Maison MINATEC
3 Parvis Louis Néel Grenoble
Accès : TRAM B arrêt Cité internationale
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