Approche intégrée "Spectroscopies électroniques et Calculs ab-initio d' états de c oeur excit és" des modes d'adsorption de l'ammoniac et de diamines sur la surface Si(001)-2 x1.

Claire Mathieu (1)

1 SPCSI - Service de Physique et de Chimie des Surfaces et Interfaces

The fabrication of hybrid organic/inorganic semiconductor structures is the subject of a worldwide research e ffort due to possible applications in the fi eld of organic electronics. In particular, the (001) oriented silicon, reconstructed 2 x1, can be used as a template to graft ordered organic arrays via the reaction of molecular functionalities ( π bonds, amines etc.) with the surface silicon dangling bonds in ultra high vacuum (UHV) conditions. However, the most interesting molecular objects (dyes, molecular wires, actuators etc.) directly grafted on a semiconductor surface are multifunctional, which often leads to competitive reactions and subsequently to multiple adsorption geometries. The use of photoemission and X-ray absorption spectroscopy, combined with Density Functional Theory calculations of core excited states, has enabled the precise determination of adsorption geometries of four molecules, which display an amine function : ammonia, ethylenediamine, 1-4 diaminobutane and N,N,N',N' tetramethylethylenediamine (TMEDA). In the TMEDA case, an evolution of the adsorption modes, depending on the exposition and irradiation doses, has also been highlighted.

Le greffage chimique et l'assemblage supramoléculaire de mol écules organiques sur les semiconducteurs est une approche intéressante pour la fabrication de dispositifs dans le domaine de l'électronique moléculaire. En particulier, la surface de silicium orient ée (001), reconstruite 2x 1, peut être utilisée comme un gabarit pour greffer des mol écules organiques de façon organisée dans des conditions de ultra haut vide. Cependant, les molécules bifonctionnelles conduisent à des géométries d'adsorption multiples, qu'il est nécessaire de comprendre a fin de pouvoir les contrôler. Les spectroscopies de photo émission et d'absorption X, associées a des calculs DFT de structures électroniques, ont permis de déterminer les modes d'adsorption de l'ammoniac, de l'éthylènediamine, du 1-4 diaminobutane et du N,N,N',N' tétraméthyl éthylènediamine sur la surface Si(001)-2x 1. Dans ce dernier cas, une évolution des modes d'adsorption, en fonction de la dose d'exposition et d'irradiation a également pu être mise en évidence.

Mots clés: Synchrotron radiation; X-ray Photoemission Spectroscopy (XPS); Near Edge Xray Absorption Fine Structure Spectroscopy (NEXAFS); Simulation of electronic structures (DFT); Silicon surface; Ammonia.

Mots clés: Rayonnement synchrotron; Spectroscopie de photo émission (XPS); Spectroscopie d'absorption X (NEXAFS); Simulation de structures électroniques (DFT); Surface de silicium; Amines; Ammoniac.

Domaines: Chimie théorique et/ou physique

Claire Mathieu. Approche intégrée "Spectroscopies électroniques et Calculs ab-initio d' états de c oeur excit és" des modes d'adsorption de l'ammoniac et de diamines sur la surface Si(001)-2 x1.. Chimie théorique et/ou physique. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00796706⟩