Microscopie à émission d’électrons balistiques : le transport d’électrons chauds comme sonde des propriétés électroniques locales aux interfaces
Résumé
La microscopie à émission d’électrons balistiques (BEEM en anglais) est une technique dérivée du STM permettant de sonder les propriétés électroniques locales aux interfaces d’hétérostructures variées. Dans une expérience BEEM la pointe STM est utilisée comme source ponctuelle d’électrons chauds d’énergie variable. On mesure en face arrière de l’échantillon le courant d’électrons balistiques ayant traversé les différentes couches et interfaces de l’hétérostructure. Dans cette communication, j’illustrerai l’intérêt du BEEM pour sonder les propriétés électroniques auxs interfaces à travers quelques exemples d’études d’hétérostructures sur semiconducteurs III-V :
(i)Pour de simples contacts Schottky monocristallins, la continuité structurale de l’échantillon implique la conservation de la composante transverse k// du vecteur d’onde électronique à la traversée de l’interface métal/semiconducteur. Cette sélection en k// confère au BEEM une bonne sensibilité à la structure électronique locale de l’interface métal/semiconducteur [1].
(ii)Pour des tricouches Fe/Au/Fe/GaAs(001), le courant d’électrons balistiques mesuré est fortement modulé par le phénomène de magnétorésistance géante à la traversée de la vanne de spin permettant l’imagerie de domaines magnétiques présents localement dans les électrodes de fer avec un fort contraste et une résolution latérale nanométrique [2,3].
(iii)Pour des hétérostructures hybrides métal/molécules/GaAs(001), le BEEM permet de déterminer les alignements de bandes aux interfaces et d’étudier la formation de pinholes par diffusion du métal à travers le peigne moléculaire [4,5].
References
[1] S. Guézo, P. Turban, S. Di Matteo, P. Schieffer, S. Le Gall, B. Lépine, C. Lallaizon, G. Jézéquel. Physical Review B 81, 085319 (2010).
[2] M. Hervé, S. Tricot, Y. Claveau, G. Delhaye, B. Lépine, S. Di Matteo, P. Schieffer, P. Turban, Applied Physics Letters 103, 202408 (2013).
[3] M. Hervé, S. Tricot, S. Guézo, G. Delhaye, B. Lépine, P. Schieffer, P. Turban, Journal of Applied Physics 113, 233909, (2013).
[4] A. Junay, S. Guézo, P. Turban, G. Delhaye, B. Lépine, S. Tricot, S. Ababou-Girard, F. Solal, Journal of Applied Physics 118, 085310 (2015).
[5] A. Junay, S. Guézo, P. Turban, S. Tricot, A. Le Pottier, J. Avila, S. Ababou-Girard, P. Schieffer, F. Solal, Journal of Physical Chemistry C 120, 24056 (2016).