Formation de couches faiblement liées de silicène

Axe 4 - Dimensionnalité et confinement

Thèse de Alberto Curcella

Projet de recherche mené depuis le 1er octobre 2015.

Soutenance le 05 octobre 2018 à 14h
Salle 317 - couloir 22/23 - 3e étage
Campus Pierre et Marie Curie
Sorbonne Université - Paris 5

Laboratoires co-porteurs

Institut des NanoSciences de Paris (INSP)
Porteur de projet : Geoffroy Prévot
Co-encadrant : Yves Borensztein, Nadine Witkowski
Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie (IMPMC)
Co-encadrant : Michele Lazzeri

Résumé du projet

Ce travail de thèse concerne la synthèse de monocouches de silicium et de couches minces de Si sur Ag(111) et des dépôts de Si sur des matériaux lamellaires. J’ai obtenu des résultats originaux qui ont dévoilé des phénomènes physiques intéressants associés au système étudié.

Les résultats d'une étude expérimentale et théorique combinée, basée sur des mesures GIXD et des simulations DFT, ont mené à la détermination de la disposition atomique exacte des structures de la monocouche de silicène sur Ag(111).

Ensuite, je me suis concentré sur la structure atomique des couches minces de Si sur Ag(111). Je montre, au moyen de mesures GIXD, que le film de Si a une structure en forme de diamant avec des défauts d'empilement.

Enfin, j’ai pu déterminer la structure atomique de la reconstruction observée au-dessus du film de Si susmentionné par des mesures de GIXD. Ensuite, par des études combinées de STM et DFT, j’ai trouvé une image originale de la croissance de Si sur Ag(111) au-delà de la couverture de 1 ML de Si.

Dans la dernière partie de cette thèse, je présente des études STM concernant l'évaporation de Si sur plusieurs matériaux lamellaires : HOPG, MoS2, TiTe2 et ZrSe2. Je montre que sur chacun de ces substrats et à la fois pour la température ambiante et la croissance à haute température, l'évaporation du Si entraîne la formation de nanoclusters 3D de Si.

Publications

Alberto Curcella, Romain Bernard, Yves Borensztein, Silvia Pandolfi, Geoffroy Prévot.
Transition from silicene monolayer to thin Si films on Ag(111): comparison between experimental data and Monte Carlo simulation Beilstein
Journal of Nanotechnology, Karlsruhe Institute of Technology., 2018, 9, pp.48 - 56.
DOI : 10.3762/bjnano.9.7
Ref HAL : hal-01701763v1
Yves Borensztein, Alberto Curcella, Sébastien Royer, Geoffroy Prévot.
Silicene multilayers on Ag(111) display a cubic diamondlike structure and a √ 3 × √ 3 reconstruction induced by surfactant Ag atoms
Physical Review B : Condensed matter and materials physics, American Physical Society, 2015, 92 (15), pp.155407
DOI : 10.1103/PhysRevB.92.155407
Ref HAL : hal-01400107v1
Geoffroy Prévot, Romain Bernard, Hervé Cruguel, Alberto Curcella, Michele Lazzeri et al.
Formation of silicene on silver: Strong interaction between Ag and Si
physica status solidi (b), Wiley, 2016, 253 (2), pp.206-217.
DOI : 10.1002/pssb.201552524
Ref HAL : hal-01286148v1
A. Curcella, R. Bernard, Y. Borensztein, A. Resta, M. Lazzeri et al.
Determining the atomic structure of the ( 4 × 4 ) silicene layer on Ag(111) by combined grazing-incidence x-ray diffraction measurements and first-principles calculations
Physical Review B : Condensed matter and materials physics, American Physical Society, 2016, 94 (16), pp.165438.
DOI : 10.1103/PhysRevB.94.165438
Ref HAL : hal-01400118v1
A. Curcella, R. Bernard, Y. Borensztein, M. Lazzeri, G. Prévot.
The mechanism for the stabilization and surfactant properties of epitaxial silicene
Nanoscale, Royal Society of Chemistry, 2018, 10 (5), pp.2291-2300.
DOI : 10.1039/C7NR06833F
Ref HAL : hal-01701778v1
Alberto Curcella, Romain Bernard, Yves Borensztein, Michele Lazzeri, Andrea Resta et al.
Multilayer silicene: clear evidence of Ag-terminated bulk silicon 2D
Materials, IOP Publishing, 2017, 4, pp.25067 - 25067.
DOI : 10.1088/2053-1583/aa65b8
Ref HAL : hal-01505617v1
Wenbing Peng, Tao Xu, Pascale Diener Documents de l'auteur , Louis Biadala, Maxime Berthe et al.
Resolving the Controversial Existence of Silicene and Germanene Nanosheets Grown on Graphite
ACS Nano, 2018, 12 (5), pp.4754-4760.
DOI : 10.1021/acsnano.8b01467〉
Ref HAL : hal-01796981v1
C. Hogan, O. Pulci, P. Gori, F. Bechstedt, D. Martin et al.
Optical properties of silicene, Si/Ag(111), and Si/Ag(110)
Physical Review B : Condensed matter and materials physics, American Physical Society, 2018, 97 (19), pp.195407
DOI : 10.1103/PhysRevB.97.195407
Ref HAL : hal-01797000v1

International conferences

2018 3S*18 - 31st Symposium on surface science St Christoph, AT
Oral contribution
2017 IMS-6 - 6th International Meeting on Silicene Paris, FR
Oral contribution
2016 ECOSS32 - European conference on surface science Grenoble, FR
Oral contribution

Other conferences

2017 Ecole résidentielle ”Nanosciences de l’Ile de France” Paris, FR
Poster presentation
2017 Journées de l’Ecole Doctorale 397 Paris, FR
Oral contribution
2017 Journée du LabEx MATISSE Paris, FR
Oral contribution
2017 Journées surfaces et interfaces Rennes, FR
Poster presentation
2017 SOLEIL Users’ Meeting Paris, FR
Oral contribution
2016 Journée du LabEx MATISSE Paris, FR
Poster presentation
2016 Journées surfaces et interfaces Marseille, FR
Poster presentation

Awards

Oct 2017 Students’ award
Awarded at Journées de l’École Doctorale 397
Jun 2017 Students’ award
Awarded at École résidentielle des nanosciences de l’Ile de France
Jan 2017 Best poster price
Awarded at Journées Surfaces et Interface in Rennes

28/09/18

Traductions :