Control of excitonic properties in transition metal dichalcogenides based structures. – (Jakub JASINSKI / LNCMI / Thèse). – 13/12/2024, 11H

Soutenance de thèse

Jakub JASINSKI, LNCMI, salle Salle Seminaires (N ° 7)

Résumé:

Ces dernières années, les dichalcogénures de métaux de transition (TMDs) atomiquement minces ont émergé comme des matériaux semi-conducteurs prometteurs. Leurs propriétés uniques découlent de leur structure de bandes électroniques résultant de la brisure de symétrie d’inversion et du fort couplage spin-orbite, ainsi que de la présence d’excitons fortement liés. Cela leur confère des degrés de liberté supplémentaires pour les porteurs de charge et les excitons, ce qui est prometteur à la fois pour l’étude des phénomènes physiques fondamentaux et pour les applications dans les dispositifs optoélectroniques. La nature van der Waals des liaisons inter-couches des TMDs et d’autres matériaux stratifiés émergents permet la fabrication de structures complexes multicouches, ajoutant une complexité et des opportunités supplémentaires pour obtenir des propriétés optoélectroniques souhaitées.

Malgré une recherche intensive, de nombreux mystères concernant les phénomènes physiques fondamentaux régissant les propriétés de ces structures restent à élucider.

Le besoin continu d’explorer les caractéristiques intrigantes des TMDs a motivé la réalisation de cette thèse. Ici, je présente des études sur plusieurs structures à base de TMDs, dont l’objectif principal était d’examiner la possibilité de contrôler les propriétés excitoniques par des facteurs intrinsèques et extrinsèques.

Dans le cas de la monocouche de MoS2 déposée sur un substrat structuré, je démontre l’effet inattendu de la contrainte anisotrope sur la structure fine et les propriétés de polarisation de l’état excitonique chargé.

Dans la monocouche de WSe2, je montre l’importance du mécanisme de couplage de type Dexter sur la polarisation de vallée, et qu’il est possible d’ajuster largement le degré de polarisation de vallée en fonction de l’énergie d’excitation choisie.

De même, dans une hétérostructure WSe2/pérovskite 2D, je révèle l’injection de spin réussie du TMD dans la pérovskite 2D et la formation d’un état excitonique inter-couche, dont les propriétés sont étroitement liées à celles de la monocouche WSe2 constituante.

Enfin, j’explore le paysage excitonique d’une bicouche naturelle de MoSe2 et la possibilité de moduler les états excitoniques via l’application d’un champ électrique, ce qui a révélé la formation de nouveaux états excitoniques et leurs interactions complexes.

Dans l’ensemble, les résultats présentés dans cette thèse constituent une étape importante vers la compréhension des propriétés fondamentales des TMDs et des structures à base de TMDs.