Sous réserve de modifications

Course description l While nanomaterials are increasingly used as active components of prototype opto-electrical devices with miniaturized dimensions and novel functions, there is a strong need to characterize their transport properties at different length and time scales. The aim of the seminar will be to explore how Ohm’s law is modified in one-dimensional (1D) and two-dimensional (2D) structures depending on their chemical and/or physical environment. I will consider multiple scanning tunneling microscopy as a key characterization tool to probe electrical transport. Indeed, this technique enables an arbitrary arrangement of several probe electrodes on a wide range of nanomaterials, providing a straightforward insight into the properties that govern the flow of charge carriers. After recalling the fundamental basis of transport, in particular in semiconductor materials which can be grown with high purity and stacked with abrupt heterointerfaces, I will first focus on 1D nanomaterials grown by deposition phase methods to discuss the influence of the surface chemistry on their conductivity, describe a direct method to measure the band offset in buried heterointerfaces, highlight examples of ballistic transport and tackle correlation effects. Then I will consider two-dimensional materials which are chemically synthesized. The comparison of DC transport measurements with high-frequency photoconductive transport measurements will provide insight into the scattering mechanisms of charge carriers flowing in 2D array of quantum dots. I will finally describe a method to study the fate of hot electrons and show how the technique can be exploited to investigate the (photo)generation of charge carriers with the highest spatial resolution.

Description de l’atelier l Au cours des dernières années, de nombreux travaux ont démontré qu'il est possible de confiner des plasmons de surface dans de très petits volumes à l'extrémité d'une pointe métallique faisant face à un échantillon métallique. Lorsque les paramètres expérimentaux sont optimisés, ce confinement est si important, que de forts gradients de champ électromagnétique sont observés sur des distances inférieures au nanomètre. En d'autres termes, on peut obtenir une source ponctuelle de lumière d'une dimension « quasi atomique » en excitant une jonction pointe-surface avec un laser. Les jonctions qui supportent ce champ électromagnétique confiné sont qualifiées de picocavités plasmoniques. Comme nous le verrons en détail pendant ce cours, ces picocavités ont été largement utilisées au cours des 6 à 7 dernières années en combinaison avec des méthodes de microscopie à sondes locales, ce qui a permis d’étudier les propriétés de fluorescence ou de diffusion Raman de molécules uniques adsorbées sur des surfaces avec des résolution spatiale – sub-moléculaires – inaccessible par d’autre méthodes. L’objectif de ce cours est de présenter l’état de l’art de ce domaine naissant ainsi que les principales perspectives offertes par cette approche expérimentale.