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Pamela Rueda-Fonseca

Boîtes quantiques magnétiques dans des nanofils de semiconducteurs II-VI

Publié le 16 février 2015


Thèse soutenue le 16 février 2015 pour obtenir le grade de docteur de l'Université de Grenoble - Spécialité : Physique/Nanophysique

Résumé :
Dans ce travail de thèse a été développé et étudié un nouveau type d'objet semiconducteur magnétique : des boîtes quantiques de CdMnTe insérées dans des nanofils de ZnTe/ZnMgTe constituant une structure de type cœur-coquille. L'objectif était d'étudier la croissance par épitaxie par jets moléculaires et les propriétés fondamentales de ces hétéro-structures complexes. Dans ce but deux aspects principaux ont été abordés : i) la qualité et le contrôle des propriétés structurales, électroniques et magnétiques de ces objets, grâce à une maîtrise de leur croissance et ii) l'obtention d'informations quantitatives locales sur la composition chimique de ces nanostructures inhomogènes. Pour atteindre ces objectifs, nous avons divisé notre étude en quatre étapes. La première étape de ce travail a été concentrée sur l'étude quantitative de la formation des particules d'or servant de catalyseurs à la croissance des nanofils. La seconde étape a porté sur l'analyse des mécanismes de croissance et des paramètres gouvernant la croissance des fils de ZnTe. En particulier deux types de fils ont été observés : des fils cylindriques de structure wurtzite et des fils coniques de structures zinc-blende. Un modèle de croissance guidée par la diffusion a été utilisé pour rendre compte de certains des résultats quantitatifs présentés dans cette partie. La troisième étape a concerné l'insertion de boîtes quantiques de CdMnTe dans des nanofils de structure cœur-coquille ZnTe/ZnMgTe. Une étude préalable des paramètres pertinents influençant les propriétés magnéto-optiques de ces objets, tels que le confinement de la boîte quantique, l'incorporation du Mn et l'anisotropie de contrainte créée par la structure, a été menée. La quatrième et dernière étape de ce travail a porté sur l'interprétation quantitative de mesures d'analyse dispersive en énergie effectuées sur des nanofils de structure cœur-multicoquille. Un modèle géométrique a été proposé, permettant de retrouver la forme, les dimensions et la composition chimique des boîtes quantiques et des coquilles. Cette étude a été couplée à des mesures de caractérisation telles que la cathodo-luminescence, la micro-photo-luminescence et la spectroscopie magnéto-optique effectuées sur le même nanofil.

Jury :
Président : Étienne Gheeraert
Rapporteur : Jean-Christophe Harmand
Rapporteur : Isabelle Berbezier
Rapportrice : Anna Fontcuberta i Morral
Examinatrice : Evelyne Gil
Directeur de thèse : Serge Tatarenko
Co-directeur de thèse : Joël Cibert
Co-endadrant de thèse : Edith Bellet-Amalric

Mots clés :
Nanofils, Boîtes quantiques, Épitaxie par jets moléculaire (EJM), Semiconducteurs II-VI, Analyse dispersive en énergie (EDX), Nanomagnétisme

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