Ingénierie dimensionnelle des hétéronanostructures

Abstract

Les progrès en chimie colloïdale ont permis la synthèse de divers nanocristaux colloïdaux (NCs) tels que les boîtes quantiques (QDs), les anneaux quantiques (QRs), les nanoplaquettes (NPLs) et les nanobâtonnets (NRs), caractérisés par des effets de confinement quantique. Parmi eux, les NPLs colloïdales (par exemple, CdSe, PbSe) se distinguent par leur forme unique et leurs propriétés optoélectroniques évolutives. Cependant, les NPLs colloïdales contiennent de nombreuses pièges de surface, causés par des défauts structurels et une passivation incomplète des ligands, ce qui réduit considérablement l'efficacité quantique des NPLs, affectant ainsi les performances des dispositifs optoélectroniques à base de NPLs. Il est donc nécessaire de comprendre les propriétés structurelles et électroniques des NPLs à l'échelle individuelle.Dans cette thèse, j'ai étudié les propriétés structurelles et électroniques des NPLs de CdSe en utilisant la microscopie à effet tunnel (STM), qui a révélé la présence de terrasses atomiques sur les bords tronqués des NPLs. La spectroscopie par effet tunnel (STS) a été utilisée pour détecter les positions énergétiques des états de piège électroniques dans la bande interdite.L'influence des états de piège (liaisons pendantes de surface) sur les propriétés optiques des NPLs a été démontrée par des mesures des propriétés magnéto-optiques des NPLs de CdSe et des NPLs cœur/couronne CdSe/CdS. Les interactions entre le spin des électrons et celui des liaisons pendantes de surface conduisent à une polarisation circulaire non monotone (DCP) dans le champ magnétique de l'émission des NPLs de CdSe. La suppression progressive de ces interactions lors de la croissance des anneaux de CdS autour du cœur actif de CdSe indique que les liaisons pendantes actives sont situées aux bords des NPLs. Cette découverte confirme le rôle clé des liaisons pendantes de surface sur les facettes latérales dans la détermination des effets magnéto-optiques dans les NPLs de CdSe. J'ai étendu ce travail de thèse à l'étude des NPLs ultrafines de PbSe en utilisant la technique STM/STS, confirmant les effets de confinement quantique à travers la variation de l'épaisseur et de la taille latérale, impactant leur bande interdite et leurs propriétés optoélectroniques pour des applications dans les télécommunications.