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1. Cardenas Arellano, Luis Alfonso. Etude des propriétés structurales et spectroscopiques des couches ultra-minces d'alcalins déposées sur Si(111) - B : Investigation of structural and spectroscopic properties of alkali ultra-thin films deposited on Si(111) - B.

Degree: Docteur es, Sciences et ingénierie des matériaux, 2010, Université Henri Poincaré – Nancy I

Les propriétés structurales et électroniques de films ultra-minces d'alcalins (K,Cs) déposés sur un substrat de Si(111)-v3´v3R30:B ont été étudiés par diffraction d'électrons lents (LEED), spectroscopie Auger, microscopie à effet tunnel (STM) et photoemission (ARPES, XPS). Un état de surface de symétrie s-pz a été mis en évidence par photoémission résolue en angle celui-ci présentant un maximum au taux optimal. Le site d'adsorption H3 a été identifié par IV-LEED en accord avec les prédictions théoriques. Nos mesures ARPES mettent en évidence un repliement de la bande de surface, son caractère fortement isolant ainsi qu'une largeur de bande très étroite. Dans le cas des dépôts de Césium, le gap est cependant réduit et il apparaît du poids spectral au niveau de Fermi. Ces résultats sont a priori en accord avec le caractère corrélé de ces états, ceux-ci ayant été définis initialement comme des isolants de Mott. Cependant, nous mettons en évidence dans ce travail une nouvelle reconstruction 2v3´2v3 caractérisée par un quadruplement de la maille de surface et associée à un gain d'énergie des électrons participant à l'état de surface. De plus, la dépendance en température des spectres de photoémission suggèrent un fort élargissement Franck-Condon associé à un fort couplage électron-phonon. L'étude des raies de cœur par photoémission haute résolution sur la ligne CASSIOPEE (synchrotron SOLEIL) nous a permis de mettre en évidence un ordre de charge à la surface pour les deux types de reconstruction observées en LEED. Tous nos résultats expérimentaux indiquent un fort couplage avec le réseau des électrons de l'état de surface induit par les alcalins ce qui n'a jamais été reporté auparavant ni fait l'objet de prédictions. Un scénario basé sur l'établissement d'une onde de densité de charge à la surface dans la limite d'un fort couplage électron-phonon est proposé. IL est proposé que la limite de l'isolant bi-polaronique soit atteinte dans le cas des couches ultra-minces d'alcalins/Si(111) offrant ainsi la possibilité d'étudier le comportement des électrons fortement couplés au réseau en présence de corrélations électroniques sur un réseau triangulaire.

Low energy electron diffraction (LEED), Auger spectroscopy, scanning tunneling microscopy (STM) and angle-resolved photoemission (ARPES) have been used to study ultrathin films of alkali atoms deposited on Si(111)-v3´v3R30:B surface. An alkali-induced surface state of s-pz symmetry has been evidenced by photoemission being maximum close to the saturation coverage of 1/3 monolayer. A quantitative IV-LEED study evidences the H3 alkali adsorption site as predicted by ab initio calculations. High resolution ARPES data presented in this work evidence a band-folding, a large alkali-dependent semi-conducting gap and a narrow bandwidth. The Cs- induced surface band is shown to present a smaller gap together with a non-zero spectral weight at the Fermi level. These results are a priori consistent with the correlated nature of these materials, the Harrison criterion U/W>>1 being…

Advisors/Committee Members: Malterre, Daniel (thesis director), Fagot-Revurat, Yannick (thesis director).

Subjects/Keywords: Surfaces semi-conductrices; Si(111) dopé Bore; Couches minces d'alcalins sur Si(111); Propriétés structurales; Reconstructions de surface; Spectroscopie de photoémission (ARPES); Microscopie champ proche (STM); Diffraction d'électrons lents (LEED); Transition de Mott; Isolant de Mott; Corrélations électroniques à la surface; Isolant bi-polaronique

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APA (6th Edition):

Cardenas Arellano, L. A. (2010). Etude des propriétés structurales et spectroscopiques des couches ultra-minces d'alcalins déposées sur Si(111) - B : Investigation of structural and spectroscopic properties of alkali ultra-thin films deposited on Si(111) - B. (Doctoral Dissertation). Université Henri Poincaré – Nancy I. Retrieved from http://www.theses.fr/2010NAN10009

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Cardenas Arellano, Luis Alfonso. “Etude des propriétés structurales et spectroscopiques des couches ultra-minces d'alcalins déposées sur Si(111) - B : Investigation of structural and spectroscopic properties of alkali ultra-thin films deposited on Si(111) - B.” 2010. Doctoral Dissertation, Université Henri Poincaré – Nancy I. Accessed October 18, 2019. http://www.theses.fr/2010NAN10009.

MLA Handbook (7th Edition):

Cardenas Arellano, Luis Alfonso. “Etude des propriétés structurales et spectroscopiques des couches ultra-minces d'alcalins déposées sur Si(111) - B : Investigation of structural and spectroscopic properties of alkali ultra-thin films deposited on Si(111) - B.” 2010. Web. 18 Oct 2019.

Vancouver:

Cardenas Arellano LA. Etude des propriétés structurales et spectroscopiques des couches ultra-minces d'alcalins déposées sur Si(111) - B : Investigation of structural and spectroscopic properties of alkali ultra-thin films deposited on Si(111) - B. [Internet] [Doctoral dissertation]. Université Henri Poincaré – Nancy I; 2010. [cited 2019 Oct 18]. Available from: http://www.theses.fr/2010NAN10009.

Council of Science Editors:

Cardenas Arellano LA. Etude des propriétés structurales et spectroscopiques des couches ultra-minces d'alcalins déposées sur Si(111) - B : Investigation of structural and spectroscopic properties of alkali ultra-thin films deposited on Si(111) - B. [Doctoral Dissertation]. Université Henri Poincaré – Nancy I; 2010. Available from: http://www.theses.fr/2010NAN10009

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