Transfert de charges à l'échelle atomique sur la surface de silicium (100) hydrogénée
Résumé
In context of studies on the electronic control of individual molecules for the molecular electronics, this thesis focuses on charge transfert at the atomic scale. These studies, using a scanning tunneling microscope (STM), were performed mainly on the H terminated Si(100) surface at low temperature (5K). This work demonstrates the possibility to activate at a distance a bistable system, composed of a single H atom linked to a silicon dimer. The manipulation process involves a charge transfer through the surface states of the Si$:$H surface (n-type dopage). These results show the importance of controlling the contact zone between an atomic line and the bistable system at the atomic scale. Besides, the type of doping influences the charge state of the bistable system. More precisely, for a p-type substrat, it is possible to modify the charge state of the dangling bond from a neutral state to a negatively charged state and vice versa. This thesis also presents preliminary results on systems which could allow the charge transfer between two molecules to be studied. This transfer can be realized in two ways: either by bringing two molecules close to each other so that the charge injected by means of the STM tip in one of the molecules can be transferred to the other; or by using a conducting polymer to sustain the charge transfer allowing the activation of a molecular fonction chemically linked to the polymer.
Dans le cadre des études sur le contrôle électronique de molécules individuelles pour l'électronique mono-moléculaire, ce travail de thèse aborde la problématique du transfert de charges à l'échelle atomique. Les études, utilisant un microscope à effet tunnel (STM), ont été menées de manière privilégiée sur la surface de silicium (100) hydrogénée à basse température (5K). Ce travail démontre la possibilité d'activer à distance un bistable atomique, composé d'un dimère de silicium portant un unique atome d'hydrogène. La manipulation atomique s'effectue grâce à un transfert de charges au travers des états de surface du Si:H (dopage de type n). Ces résultats montrent l'importance d'un contrôle à l'échelle atomique de la zone de contact entre les lignes atomiques considérées et le bistable. Par ailleurs, il a été observé que suivant la nature du dopage le bistable atomique présente différents états de charge. En particulier, sur un substrat de type p, il est possible de modifier l'état de charge de la liaison pendante d'un état neutre à un état chargé négativement et ce de manière réversible. D'autre part, cette thèse présente des résultats préliminaires sur des systèmes qui permettront d'étudier le transfert de charges entre deux molécules. Ce processus peut être envisagé de deux façons: soit en rapprochant deux molécules de sorte que la charge injectée par l'intermédiaire d'une pointe STM dans l'une des molécules puisse être transférée à une molécule voisine; soit en utilisant un polymère conducteur comme support au transfert de charges afin de permettre l'activation d'une fonction moléculaire chimiquement liée au polymère.
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