Transport électronique dans les nanoparticules : du réseau à la nanoparticule individuelle
Institution:
Paris 6Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
I present a study of electron transport in arrays of gold nanoparticles formed by the Langmuir –Blodgett method. In weakly coupled arrays, electronic transport is due to sequential tunnel diffusion described by activated laws. By increasing the coupling between the nanoparticles, a diffusion regime controlled by cotunneling is reached, where electronic transport is described by the Efros-Shklovskii law. The nanoparticles, which present various electronic properties, allow considering the study of their electronic spectrum in the regime of strong quantum confinement. To study the electronic spectrum of individual nanoparticles, we developed a setup for vacuum projection of nanoparticles which allows fabricating efficiently single nanoparticle devices. This setup has been tested with the observation of Coulomb blockade in gold nanoparticles. Then, this setup has been applied to the fabrication of single nanoparticle devices with magnetite nanoparticles. These circuits allowed establishing the out-of-equilibrium phase diagram of the Verwey transition as function of temperature and electric field. We have also studied the evolution of the tunneling current in the field emission regime through thin films of PMMA deposited on two electrodes separated by a distance of the order of ten nanometers. We observed that the scission of polymer chains leads to a measurable additional electronic noise.
Abstract FR:
Je présente une étude du transport électronique dans des réseaux de nanoparticules d’or, formés par la méthode de Langmuir-Blodgett. Dans les réseaux faiblement couplés, le transport électronique est dû à la diffusion tunnel séquentielle régit par des lois activées. En augmentant le couplage entre les nanoparticules, un régime de diffusion contrôlé par le cotunneling est atteint, où le transport électronique est régit par la loi de Efros-Shklovskii. Les nanoparticules, qui présentent des propriétés électroniques diverses, nous permettent également d’envisager des études du spectre électronique dans le régime de confinement quantique. Afin d’étudier le spectre tunnel de nanoparticules individuelles, nous avons développé un dispositif de projection sous vide des nanoparticules qui permet de réaliser efficacement des circuits à une seule nanoparticule. Ce dispositif a été testé par l’observation du phénomène de blocage de Coulomb dans des nanoparticules d’or. Ce dispositif a ensuite été appliqué à la fabrication de dispositifs à partir de nanoparticules de magnétite. Ces circuits nous ont permis d’établir le diagramme de phase hors-équilibre de la transition de Verwey en fonction de la température et du champ électrique. Nous avons également étudié l’évolution du courant tunnel dans le régime d’émission de champ au travers des films minces de PMMA déposés sur des électrodes séparées d’une dizaine de nanomètres. Nous avons pu observer que la scission des chaines polymères conduit à un bruit électronique supplémentaire mesurable.