| Synthesis and transfer of nanosheets seed layers on various substrates for the preferentially oriented growth of complex oxides thin films (Synthèse et transfert de nanofeuillets oxydes sur divers substrats pour la croissance contrôlée de couches minces d'oxydes complexes selon une orientation préférentielle) Baudouin, Florent - (2021-12-07) / Universite de Rennes 1 Synthesis and transfer of nanosheets seed layers on various substrates for the preferentially oriented growth of complex oxides thin films
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Langue : Anglais Directeur(s) de thèse: Guilloux-Viry, Maryline; Demange, Valérie Discipline : Sciences des matériaux Laboratoire : ISCR Ecole Doctorale : Matière, Molécules et Matériaux Classification : Chimie, minéralogie, cristallographie Mots-clés : Nanofeuillets, Langmuir-Blodgett, drop casting, couches minces, oxydes, croissance orientée
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Résumé : Le but de ce travail est le développement de nouveaux substrats à bas coût pour la croissance contrôlée et l’étude d’oxydes fonctionnels afin de pouvoir proposer une nouvelle solution pour l’intégration d’oxydes complexes à propriétés multifonctionnelles pour l’électronique sur grandes surfaces. Cette intégration est généralement obtenue par croissance épitaxiale sur des substrats monocristallins coûteux, offrant un choix limité de substrats et d’orientations cristallographiques possible. L’objectif de cette thèse est de remplacer ces substrats monocristallins par des substrats amorphes ou peu coûteux recouverts d'un "template" cristallisé sous forme de nanofeuillets, qui servira de couche de germination pour la croissance orientée d’oxydes fonctionnels. Ces nanofeuillets à 2 dimensions (2D) sont obtenu par la protonation et l’exfoliation de phases lamellaires oxydes. Chaque nanofeuillet possède un réseau cristallographique 2D carré, rectangulaire ou hexagonal qui permettra la croissance selon une orientation spéficique. Leurs transferts sur différents substrats ont été réalisé par la technique de Langmuir-Blogett et la méthode de drop casting. Les nanofeuillets [Ca2Nb3O10]- ont permis la croissance d’oxydes complexes à structure perovskite tel que KNbO3, BiFeO3, La0.67Sr0.33MnO3, SrVO3, et CaVO3 selon leurs orientation [001] sur divers substrats. Des couches minces de Pt ont étalement été déposé à basse température selon leurs orientations [111] et [200] sur ce type de nanofeuillets. Les dépôts de matériaux ont été réalisé par ablation laser pulsée, voie chimique en solution et pulvérisation cathodique. Abstract : This work aims to propose a new solution for the growth of functional oxides on low-cost substrates and to develop the integration of high-quality complex oxides with multifunctional properties for large surface electronics. These materials are usually obtained by epitaxial growth on relatively expensive single crystalline substrates, which offer a limited choice of materials and crystallographic orientations commercially available. This thesis focuses on the replacement of these single crystalline substrates by low-cost or amorphous substrates covered by a crystalline template of molecular thickness (oxide nanosheets), that can be used as seed layers to induce epitaxy of complex oxides thin films. 2 dimensional (2D) nanosheets were obtained by the protonation and exfoliation of layered oxides. These types of nanosheets possess 2D square lattice, rectangular lattice and hexagonal lattice respectively. Their transfer on different substrates were performed by the Langmuir-Blodgett and the drop casting techniques. [Ca2Nb3O10]- nanosheets has enabled the growth of complex oxide perovskites thin films on various substrates, such as KNbO3, BiFeO3, La0.67Sr0.33MnO3, SrVO3, and CaVO3 along their cubic [001] orientation. Pt thin films grown along their [111] and [200] direction, deposited at very low temperature. The oxides and metal depositions have been achieved using different techniques as pulsed laser deposition, chemical solution deposition and sputtering. | |||