Thèse soutenue le 14 janvier 2010 pour obtenir le grade de docteur de l'Université Joseph Fourier de Grenoble - Spécialité : Physique

Résumé :
Dans le cadre d'une approche bottom-up, la fabrication de nanofils par une croissance catalysée ouvre la voie à nombres d'applications : nano--transistors verticaux à grille enrobantes, hétérostructures cœur-coquilles... Avec ces nouveaux objets, de nouvelles interrogations apparaissent quant à l'influence du catalyseur et de la surface sur les propriétés électroniques des nanofils. Mon travail basé sur une étude spectroscopique via des expériences de photoluminescence a mis en évidence le rôle prépondérant de la surface sur les propriétés électroniques des nanofils. La passivation des états de surface a permis d'observer la recombinaison radiative des porteurs libres d'une phase dense : le liquide électron-trou, dans des nanofils catalysés par de l'or et du cuivre. Cette phase liquide a la particularité d'être stable thermodynamiquement et sa densité est constante. Cette propriété unique dans les semiconducteurs a conduit à l'étude quantitative de l'influence de la surface via la modification du ratio surface/volume. Une méthode originale de mesure de la vitesse de recombinaison de surface (VRS) a ainsi été développée et des VRS relativement faibles ont été mesurées indiquant une excellente passivation des états de surface. Les propriétés de volume de nanofils catalysés 'or' sont très similaires à celles d'un silicium massif utilisé en micro-électronique. Enfin, l'oxydation sacrificielle du silicium a permis d'obtenir des nanofils de diamètre inférieur à 10 nm. L'oxydation progressive des nanofils a permis d'observer un décalage de la raie vers le rouge attribué à la présence de contraintes, puis l'augmentation du gap est corrélée au confinement quantique des porteurs.

Jury :
Rapporteur : Georges Bremond
Rapporteur : Christophe Delerue
Examinateur : Anna Fontcuberta i Morral
Examinateur : Henri Mariette
Examinateur : Jean-Christophe Harmand
Directeur de thèse : Noël Magnea
Encadrant de thèse : Vincent Calvo

Mots clés :
Nanofil, silicium, Si, propriétés électroniques, croissance, CVD, liquide Fermi, exciton

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