Les oxydes sont des isolants ou semi-conducteurs à large bande interdite. Ils sont à ce jour très étudiés en raison d'un très grand nombre d'applications potentielles (céramiques, magnétisme, diodes électroluminescentes UV, transistors à effet de champ). D'autre part, ces composés, présent un peu partout, font partie de notre environnemt quotidien: la plupart des métaux s'oxydent à l'air ambiant.

Au niveau microscopique, les liaisons atomiques des oxydes cristallisés sont généralement iono-covalentes. Cette propriété engendre des forces d'interaction interatomiques à très longue portées. Aussi, au niveau structurale, on peut s'attendre à des effets de surface important dans les systèmes nanométriques de basse-dimension conférant des propriétés originales à ces matériaux. D'autre part, les propriétés électroniques sont très sensibles à la contrainte locale et intimement liées à la structure des matériaux.

Nous étudions expérimentalement et théoriquement les oxydes de basse dimensionnalité en se focalisant essentiellement sur les effets de taille: film mince, interface, nanoparticules.

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Sujets en cours (voir illustrations ci-dessous)

- Propriétés optiques et vibrationnelles de nanoparticules de ZnO
- Relation entre déformation et propriétés électroniques dans les oxydes pérovskites

Mode de vibration acoustique d'une nanoparticule prismatique d'Oxyde de Zinc calculé à partir d'un modèle atomistique utilisant un potentiel semi-empirique. Le mode representé est un mode quadrupolaire (barrel) visible en spectroscopie Raman. Physical Review B 79, 045408 (2009)

(100) cross-sectional specimen of LaAlO₃ (LAO) grown on SrTiO₃ (STO) (specimen thickness: 16 nm). (a) HREM image taken with the SACTEM-Toulouse (200 kV, Cs = 10 μm, df=18 nm). (b) Map of the 002 spatial frequency modulus (|002|). (c) Full line: intensity profile of the HREM image in the [001] direction (arbitrary scale) showing the position of the (100) atomic planes across the STO/LAO interface. Dashed line: evolution of d₀₀₁ in the [001] direction. This value (equal to 2/|002|) can be obtained from the intensity profile in figure 2b. The horizontal lines give the mean values of the lattice parameter (0.3905 nm in STO, 0.3784 nm in LAO). Phys. Stat. Sol. (a) 203, 2209-2214 (2006).

Collaborations

• Unité Mixte de Physique CNRS / Thales, Palaiseau (J.-L. Maurice, J.-P. Contour)
• ONERA, Toulouse (J.-F. Bobo)
• ICMAB, Barcelona, Espagne (J. Fontcuberta, Ll. Balcells)
• Laboratoire de Chimie de Coordination (LCC), Toulouse (Myrtil L. Kahn, B. Chaudret)

Références

• Surface effects in ZnO nanoparticles 

N. Combe, PM Chassaing et F. Demangeot, Physical Review B 79, 4, 045408 (2009)

• Raman scattering by acoustic phonons in wurtzite ZnO prismatic nanoparticles

PM Chassaing, F. Demangeot, N. Combe, L. Saint-Macary, M.L. Kahn et B. Chaudret Physical Review B, 79, 15, 153314 (2009).

• Surface optical phonons as a probe of organic molecules in ZnO nanoparticles

P.-M. Chassaing, F. Demangeot, V. Paillard, A. Zwick, N. Combe, M. L. Kahn, A. Maisonnat et B. Chaudret. Physical Review B, 77, 153306 (2008).

• Charge imbalance at oxide interfaces: How nature deals with it

JL. Maurice, I. Devos, MJ. Casanove et al., Mat. Science and Eng. B, 144, 1, (2007)

• Raman study of E2 and surface optical phonons in ZnO nanoparticles surrounded by organic molecules

P.-M. Chassaing, F. Demangeot, V. Paillard, A. Zwick, N. Combe, M. L. Kahn, A. Maisonnat et B. Chaudret. Applied Physics Letters, 91, 2 (2007).

• Experimental study of LO phonons and excitons in ZnO nanoparticles produced by room-temperature organometallic synthesis

F. Demangeot, V. Paillard, P. M. Chassaing, C. Pagès, M. L. Kahn, A. Maisonnat et B. Chaudret. Applied Physics Letters, 88, 071921 (2006).

• Structural characterization of TiO₂/TiN_xO_y (delta-doping) heterostructures on (110)TiO₂ substrates

Chiaramonte T, Cardoso LP, Gelamo RV, Fabreguette F, Sacilotti M, de Lucas MCM, Imhoff L, Bourgeois S, Kihn Y, Casanove MJ. Appl. Surf. Science 212, 661 (2003)

• Growth and relaxation mechanisms in La_1/3Sr_2/3MnO₃ manganites deposited on SrTiO₃(001) and MgO(001) substrates

M.-J. Casanove, C. Roucau, P. Baulès, J. Majimel, J.-C. Ousset, D. Magnoux, J.-F. Bobo. Appl. Surf. Science 188, 19, 2002.