Effect of electronic correlation on molecules adsorbed on metallic surfaces

Effet de corrélation électronique sur les molécules adsorbées sur des surfaces métalliques

Dimitra Xenioti (1)

1 IPCMS - Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg

The combination of spintronics and organic electronics, is believed to lead to a new generation of spin based devices, which would likely open a new broad range of applications in the field of organic spintronics. ln this context, this work focuses on organic molecules adsorbed on metallic surfaces and their electronic structure changes due to the important screening of the metallic environment. We have studied different systems, starting with a Ni2 complex adsorbed on Cu (001), where Kondo effect sets in. This study is followed by oligoacene chains (fused benzene rings) where an extraordinary property is seen: an oscillation of the energy band gap with respect to the molecular length. This property is proved to survive under the screening of surfaces such as Au(111) and Si02. We finally focused on small molecules, like ethane and ethylene, adsorbed on Cu and Co. The difference of energy between the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) and the highest occupied molecular orbital (HOMO) is studied using density functional theory (DFT)and GW methodologies.

La combinaison de la spintronique et de I' électronique organique est censée conduire à une nouvelle gamme d'applications en la domaine de spintronique organique. Ce travail se concentre sur la physique des molécules organiques adsorbées sur des surfaces métalliques, en mettant I' accent sur les changements de leurs structures électroniques en raison de I' effet important du substrat métallique. Nous avons étudié le complexe Ni2 adsorbé sur le Cu qui montre un effet Kondo à basses températures. Nous avons ensuite étudié des chaînes d'oligoacènes (anneaux de benzène fusionnè) qui présentent une propriété prédite: une oscillation de la bande interdite d' énergies en fonction de la longueur de la molécule. Cette propriété peut survivre même lorsque la molécule est adsorbée sur une surface, comme I' Au ou le Si02. Pour terminer, nous avons étudié des petites molécules, telles que l'éthane ou I'éthylène, adsorbées sur un subtrat de Cu et de Co. La différence d' énergie entre I' orbitale vide la plus basse (LUMO) et I' orbitale moléculaire occupée la plus élevée (HOMO) est étudiée dans les approximations de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) et la méthode GW.

Mots clés: Ab initio; DFT; GW; Organic electronics; Spintronics; Kondo; Oligoacenes

Mots clés: Ab initio; DFT; GW; Électronique organique; Spintronique; Kondo; Oligoacènes

Domaines: Physique [physics]

Dimitra Xenioti. Effect of electronic correlation on molecules adsorbed on metallic surfaces. Physics [physics]. Université de Strasbourg, 2015. English. ⟨NNT : 2015STRAE019⟩. ⟨tel-01330947⟩