Academic literature on the topic 'Niveau de Fermi'

Mesure de conductivité en courants alternatif et continu entre 70 et 300k. Discussion des divers mécanismes de conduction : excitation des porteurs dans les états délocalisés, sauts à distance variable au voisinage du niveau de Fermi, saut au plus proche voisin dans les queues de bande

Au cours de cette thèse, j'ai participé au montage complet d'une expérience visant à refroidir et manipuler deux espèces atomiques alcalines fermioniques, 6Li et 40K. Le dispositif expérimental a pour objectifs l'étude des mélanges de fermions ultra-froids de masses différentes et la réalisation d'un simulateur analogique quantique versatile. Lors de sa conception, nous avons assemblé une enceinte à ultra-vide, réalisé un système laser stabilisé complet pour chaque espèce et mis en place deux sources atomiques performantes, un ralentisseur Zeeman de 6Li et un piège magnéto-optique bidimensionnel de 40K; la plupart des grandeurs optiques et électriques ainsi que les diagnostiques d'imagerie étant contrôlés par voie informatique. Ces premières étapes ont permis l'obtention d'un piège magnéto-optique à deux espèces performant, contenant typiquement 5x10^9 atomes de 6Li et 8x10^9 atomes de 40K. Dans cette configuration, nous avons produit les premières molécules hétéronucléaires de 6Li40K* par photo-association, pour lesquelles nous avons observé et identifié 70 raies rovibrationnelles. Dans une seconde partie, je décris en détail le transport magnétique du mélange atomique entre la cellule du piège magnéto-optique et une cellule d'expérience, où règne un vide poussé et bénéficiant d'un grand accès optique. Ce dispositif complet, de sa conception à son optimisation expérimentale, en passant par son assemblage mécanique et la mise en place de diagnostiques numériques, fait partie intégrante de mon travail. Son efficacité a pu être testée et optimisée, permettant ainsi un transfert performant du mélange vers la cellule finale

Les « chimney-ladder » sont une famille de composés de métaux de transition à maille tétragonale présentant un paramètre c très grand. À partir de la méthode LMTO-liaisons fortes et de la technique de récursion, les densités d'états électroniques ont été calculées pour un grand nombre de ces structures. Le calcul montre que ces composés sont stabilisés par une hybridation p-d donnant une densité d'états faible au voisinage du niveau de Fermi, pour une concentration d'électrons de valence (VEC) de 14. Ce minimum de densité d'états est une véritable bande interdite dans certains cas (Ru₂Si₃, RuAl₂, Mn₁₁Si₁₉). Mn₁₁Si₁₉ et Cr₁₁Ge₁₉ ont la même structure cristallographique. Mn₁₁Si₁₉ est un semi-conducteur naturellement dopé-p, car le niveau de Fermi est légèrement au dessous du haut de la bande de valence (états liants). Dans le cas de Cr₁₁Ge₁₉, le niveau de Fermi est plus bas, dans une zone de forte densité d'états. Le critère de Stoner est satisfait, et le calcul prévoit (et l'expérience confirme) qu'il est ferromagnétique à basse température. Ru₂Sn₃et Ru₂Si₃ont une structure cristallographique voisine. La largeur de la bande d de Ru₂Sn₃ est plus étroite et le minimum correspondant au VEC de 14 est plus accusé dans Ru₂Si₃. Expérimentalement, Ru₂Si₃est un semi-conducteur (Eg = 1eV), alors que Ru₂Sn₃ est un métal mauvais conducteur. Certains alliages de structure TiSi₂, qui ont des propriétés similaires au « chimney-ladder » ont aussi été étudiés. Le calcul montre, comme pour les « chimney-ladder », la présence d'un minimum de densité d'états pour un VEC de 14.

La structure électronique des métaux synthétiques lamellaires obtenus par intercalation d'alcalins dans le graphite est l'objet de ce mémoire; synthèse des apports mutuellement complémentaires de la résonance magnétique des trois espèces paramagnétiques pressentes (électron de conduction, noyau alcalin et noyau 13-c), il en analyse la portée et les limites. La transformation (semi-métal)-(métal) provoquée par l'intercalation est bien mise en évidence (rpe, rmn de 13-c); des aspects bi- mais aussi tri-dimensionnels se manifestent, particulièrement en premier stade (composés les plus riches). Des paramètres de transport sont estimés (rpe). En relation avec la rpe, certaines particularités de la diffusion des porteurs en milieu anisotrope sont précisées; un temps de relaxation tensoriel pour le mouvement des porteurs est introduit et les conditions dans lesquelles ce tenseur est symétrique sont établies. L'inhomogénéité de la répartition des charges dans les stades élevés (composés dilués) est mise en évidence par la rmn de 13-c. Les champs hyper fins dipolaires et de contact (indirect) ainsi que le terme orbital (local) d'un état pi sont séparés. A cet effet, le choix raisonné d'une référence carbone et l'étude d'un échantillon de graphite pur à champ démagnétisant homogène (sphère) ont été déterminants. Le lien avec la susceptibilité orbitale est discute. La présence de l'électron de Fermi au voisinage, et au contact du noyau alcalin est clairement attestée en premier stade (rpe, rmn); un caractère s-alcalin est estimé à 0,05 à 0,15 selon l'intercalant. Les stades supérieurs s'accordent mieux à un transfert de charge quasi-total. Les corrélations électroniques paraissent négligeables. Des informations structurales sont obtenues. La confrontation des résultats aux modèles de bandes montre que, soigneusement examinés, ces derniers paraissent moins se contredire que se compléter et sont compatibles.

Nous présentons dans ce travail une étude des propriétés de quelques supraconducteurs organiques étudiés sous pression et sous champ magnétique élevé. Nous avons établi le diagramme de phases entre deux phases supraconductrices de (BEDT-TTF)2I3 dans le plan P-T en utilisant la technique de l'ATD. Nous avons montré qu'il y a une zone triangulaire à éviter pour stabiliser la phase de haute Tc' et qu'elle est métastable au-dessous de ce triangle. La phase de basse Tc' qui est stable à basse température, devient métastable en appliquant la pression et subit une transition du premier ordre en chauffant sous pression. Ce phénomène est expliqué par la théorie de Ginzburg-Landau avec le modèle de deux minima dans l'énergie libre. Nous présentons ensuite la mesure de l'effet de Haas-Shubnikov. Nous avons observé des oscillations gigantesques de magnétorésistance dont l'amplitude dépasse dix fois la magnétorésistance résiduelle à 12T et 380mK. Nous en avons déduit une surface de Fermi cylindrique légèrement modulée. La comparaison est faite avec le composé de la même famille, (ET)2IBr2. Ensuite, la dépendance du comportement résistif en fonction de la pression est étudiée en utilisant la pression de gaz d'hélium, notamment dans le composé (ET)2Cu(SCN)2 où nous présentons l'évolution du maximum de résistance avec la pression et dans (ET)2Re04 où nous montrons l'évolution de la transition métal-isolant avec la pression. Finalement, nous présentons quelques mesures du pouvoir thermoélectrique sur TTF[Ni(dmit)2]2<br>We have studied several organic superconductors under pressure in a magnetic field. We have established the phase diagram between two superconducting phases of (ET)2I3 by DTA. We have found that there is a triangular region to be avoided so as to stabilize the high Tc phase and that it is metastable below this triangle. Low Tc phase, which is stable at low temperature, becomes also metastable in applying the pressure and undergoes a first order phase transition when heated under pressure. This phenomenon could be explained with the Ginzberg-Landau theory of phase transition. We have performed the Shubnikov-de Haas effect measurement and found a very large magnetoresistance oscillation whose amplitude reaches 10 times of its residual resistance at 12T and 380mK. We derived a cylindrical Fermi surface with small warping from the observed frequency and beating. The comparison was done with neighbor compound, (ET)2IBr2. Then, the pressure dependence of the resistance behavior in two compounds using helium gas pressure technique has been studied, especially the evolution of the resistance maximum in (ET)2Cu(SCN)2 and that of the metal-insulator transition in (ET)2ReO4. Finally, we present the thermoelectric power study of TTF[Ni(dmit)2]2

Cette thèse montre comment des mesures in situ de potentiel de surface à l'aide d'une sonde de Kelvin, couplées au dépôt par plasma de silane de couches minces de silicium amorphe hydrogéné (a-Si:H) permettent de déterminer la position du niveau de Fermi en fonction du dopage et les profils de potentiel présents aux abords des jonctions à base de a-Si:H. Les densités d'états localisés de volume et de surface sont déduites pour une large gamme de dopages au phosphore et au bore. La densité d'états profonds de volume est de l'ordre de 5x1016cm-3 dans les échantillons non dopés. Elle augmente avec le dopage. Une faible valeur de la densité d'états de surface est obtenue, de l'ordre de 5x1011 cm-2 eV-1, quel que soit le niveau de dopage. Cette valeur augmente, suite à divers traitements de surface (oxydation, plasma d'argon). L'étude des photovoltages spectroscopiques est également abordée, en particulier in situ. Il est montré que les zones de charge d'espace et la profondeur de pénétration des photons sont des éléments essentiels pour leur compréhension<br>This thesis shows how in situ surface potential measurements by means of a Kelvin probe, combined with the plasma deposition of hydrogenated amorphous silicon (a-Si:H) thin films, allow a determination of the Fermi level position as a function of doping and of the potential profiles at a-Si:H based junctions. The densities of bulk and surface localized states are deduced for large phosphorus and boron doping ranges. The density of deep bulk states is about 5x1016cm-3 in undoped samples, and it increases with doping. A low value cf the density of surface states is found, about 5x1011 cm-2 eV-1 independant of doping. This value increases, due to surface treatments (oxidation, argon plasma). Spectroscopic photovoltages are also studied, particularly in situ. It is shown that space charge layers and photons penetration depths are essential elements for their understanding

Les détecteurs infrarouge à puits quantiques photovoltaïques sont des capteurs intéressants pour des applications où les flux de photons à détecter sont faibles, car ils permettent de s'affranchir du courant d'obscurité. Le premier chapitre de cette thèse présente l'évolution des ces détecteurs au travers d'un comparatif des caractéristiques, permettant de comprendre pourquoi le détecteur à cascade quantique (QCD) est un dispositif intéressant pour la détection infrarouge. Le second chapitre propose un modèle de transport électronique valable proche de l'équilibre thermodynamique, dans lequel nous considérons que seules les interactions électrons/phonons peuvent transférer les électrons d'une sous-bande d'énergie vers une autre. L'introduction de quasi-niveaux de Fermi, associés à chaque période du dispositif permet de donner une approche globale plus simple de ces transferts. On montre ainsi que la densité de courant, qui se déduit de manière générale en comptabilisant les échanges électroniques entre les sous-bandes, est analogue à celle d'une diode Schottky, permettant de donner une expression simple de la résistivité, qui est alors interprétée comme une relation d'Einstein. Le modèle est ensuite confronté aux résultats expérimentaux. Enfin, un dernier chapitre présente un échantillon QCD détectant à 5.7 µm, qui est dans un premier temps caractérisé optiquement et électriquement. Le modèle précédent lui est appliqué afin donner une première approche de l'influence des différents paramètres. Cette comparaison permet de mettre en évidence quelques limites liées aux hypothèses simplificatrices du modèle.

Semiconductor surfaces coupled to molecular structures derived from organic chemistry form the basis of an emerging class of field-effect devices. In addition to molecular electronics research, these interfaces are developed for a variety of sensor applications in the electronic and optical domains. Of practical interest are self-assembled monolayers (SAMs) comprised of n-alkanethiols [HS(CH[subscript 2])[subscript n]R], which couple to the GaAs(001) surface through S-GaAs covalent bond formation. These SAMs offer potential functionality in terms of the requisite sensor chemistry and the passivation effect such coupling is known to afford. In this thesis, the SAM-GaAs interface is investigated in the context of a photonic biosensor based on photoluminescence (PL) variation. The scope of the work is categorized into three parts: i) the structural and compositional analysis of the surface using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), ii) the investigation of electronic properties at the interface under equilibrium conditions using infrared (IR) spectroscopy, the Kelvin probe method, and XPS, and iii) the analysis of the electro-optic response under steady-state photonic excitation, specifically, the surface photovoltage (SPV) and PL intensity. Using a partial overlayer model of angle-resolved XPS spectra in which the component assignments are shown to be quantitatively valid, the coverage fraction of methyl-terminated SAMs is shown to exceed 90%. Notable among the findings are a low-oxide, Ga-rich surface with elemental As present in sub-monolayer quantities consistent with theoretical surface morphologies. Modal analysis of transmission IR spectra show that the SAM molecular order is sufficient to support a Beer-Lambert determination of the IR optical constants, which yields the observation of a SAM-specific absorbance enhancement. By correlation of the IR absorbance with the SAM dipole layer potential, the enhancement mechanism is attributed to the vibrational moments added by the electronic polarizability in the static field of the SAM. Lastly, the surface Fermi level position is determined by XPS and is used to interpret SPV results in terms of a thiol-induced reduction of the surface cross-section for minority carrier-capture. Numerical analysis confirms this result based on the carrier transport theory of PL intensity by means of a reduction of the surface recombination velocity.

Lors de l'étude des réactions induites par des ions ¹⁶0 de 32. 5 MeV par nucléon, c'est-à-dire proche de l'énergie de Fermi, nous avons trouvé des produits de réaction ayant une vitesse et une masse proche de celle du projectile. L'analyse détaillée des canaux les plus importants 12C + et α 13C + α nous a permis de mettre en évidence la nature séquentielle du mécanisme de réaction par rapport à celui de la fragmentation directe. Les deux processus sous-jacents au mécanisme séquentiel sont la diffusion inélastique et le pickup d'un neutron peuplant les états du continuum en ¹⁶0 et en ¹⁷0. De plus l'importance de l'alignement du moment angulaire transféré pendant la réaction a aussi été mis en évidence en étudiant l'émission anisotrope des particules alpha dans le référentiel de l'éjectile. Des calculs de simulation suivant la méthode de Monte Carlo comparés à des calculs DWBA prédisant les sections efficaces des produits primaires ¹⁶0 ¹⁷0 confirment la prépondérance du mécanisme séquentiel et définissent, en outre, la nature des états excités et non liés de ces produits primaires<br>During the study of ¹⁶0 induced reactions near the Fermi energy at 32. 5 MeV per nucleon, we founded fast light particles in coïncidence with heavy beam-like products. The detailed analysis of the main coincidence channels singled out the dominance of sequential processes over direct or prompt fragmentation of the projectile. Inelastic scattering and one neutron pickup reactions populating unbound states in the primary ejectile are the main causses of this breakup. The in-plane enhancement of the alpha particles in the decaying ¹⁶0 and ¹⁷0 frames shows the alignement of angular momenta in the primary fragment. Properties of those primary unbound states are discussed in terms of DWBA, statistical theory and Monte Carlo calculations