Interferences quantiques, Coefficient Seebeck, Nanotranches

Les progrès de la science des matériaux depuis les années 70 se sont engagés dans une course constante à la miniaturisation. Aux échelles où les effets quantiques dominent la physique en jeu, l'électronique moléculaire a été considérée comme un domaine d'étude prometteur, proposant d'exploiter la physique quantique pour atteindre la fonctionnalité souhaitée d'un dispositif moléculaire. Dans cette thèse, j'étudie les propriétés électroniques et thermoélectriques des jonctions moléculaires à l'état solide à grande surface, des dispositifs composés de couches moléculaires robustes et greffées par covalence formées de plusieurs chaînes moléculaires contenant plusieurs unités moléculaires en série, contactées par des électrodes métalliques. Une première partie de cette thèse consiste en l'étude des interactions inélastiques el-ph dans des couches d'anthraquinone (AQ). La molécule AQ présente des effets d'interférence quantique (QI), provoquant une extinction de la fonction de transmission (et donc de la conductance) près du point de polarisation nulle et améliorant ainsi la visibilité des effets inélastiques (interactions el-ph). La spectroscopie IETS est réalisée sur ces couches et permet d'identifier les modes vibratoires connus de la molécule AQ. Une deuxième partie de ces travaux concerne les propriétés thermoélectriques de couches moléculaires similaires (composés de couches moléculaires d'AQ, de BTB et de NB). Les défis d'ingénierie sont relevés avec le développement d'une nouvelle géométrie d'échantillon utilisant un alliage à couche mince AuGe comme élément chauffant thermomètre, pour permettre d'établir un gradient de température contrôlé à travers l'épaisseur de la couche moléculaire (~ 15 nm). Enfin, j'explore la présence d'un potentiel thermoélectrique développé à travers la couche moléculaire. Une troisième et dernière partie de cette thèse explore une nouvelle géométrie pour les jonctions moléculaires de grande surface. Au lieu d'une approche ascendante, des nanotrenches sont utilisées pour fabriquer des jonctions moléculaires dans le plan dans une géométrie conçue pour permettre l'intégration de la porte à un stade ultérieur. Je présente la fabrication de ces nanotranches en utilisant une méthode de masque de bord d'ombre, et leur caractérisation avant et après greffe moléculaire. Les nanotranches greffées AQ révèlent des signatures de transport typiques des jonctions moléculaires qui sont comparées au comportement de la fabrication planaire plus standard.