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Auteur Gabor Molnar |
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Faire une suggestion Affiner la rechercheEtude de la croissance et des propriétés physiques des couches minces moléculaires du composé Fe(HB(tz)3)2 à transition de spin / Alin,Ciprian Bas
Titre : Etude de la croissance et des propriétés physiques des couches minces moléculaires du composé Fe(HB(tz)3)2 à transition de spin Type de document : texte imprimé Auteurs : Alin,Ciprian Bas, Auteur ; Gabor Molnar, Directeur de la recherche ; Christophe Thibault, Directeur de la recherche Langues : Français (fre) Tags : TRANSITION DE SPIN COUCHES MINCES LUMINESCENCE MICROSCOPIE A FORCE ATOMIQUE Résumé :
"Les progrès récents réalisés pour la synthèse à l'échelle nanométrique et dans l'organisation de matériaux à transition de spin ont permis l'élaboration d'une variété de nano-objets moléculaires (nanoparticules, films minces, nano-motifs, assemblages à l'échelle nanométrique, etc.) présentant des propriétés remarquables. Ces nouveaux matériaux de tailles nanométriques offrent la possibilité intéressante d'exploiter leurs propriétés commutables à l'échelle nanométrique et ouvrent la voie à l'intégration et à la mise en application du phénomène de transition de spin dans diverses applications (capteurs, actionneurs, dispositifs pour le traitement de l'information et de stockage). Malgré les progrès considérables accomplis, il reste de nombreux défis à relever. Notamment, il apparaît crucial d'élargir considérablement le portefeuille de complexes à transition de spin montrant des propriétés de commutation robustes proches de la température ambiante. La transformation de ces composés en nanomatériaux de haute qualité nécessite également des études scientifiques approfondies sur la science des matériaux ainsi qu'une compréhension fondamentale du rôle des propriétés de surface / interface sur la fonctionnalité souhaitée. Il serait particulièrement important de préciser si la robustesse du phénomène peut répondre aux exigences strictes pour une application ''réelle''. Dans ce contexte, ce travail de thèse décrit la croissance et les propriétés physiques de couches minces de tailles nanométriques du composé Fe(HB(tz)3)2 (tz = 1,2,4-triazol-1-yl). Notamment, nous décrivons le dépôt sous vide de ce composé par évaporation thermique et montrons qu'un simple processus de recuit par vapeur de solvant permet d'obtenir des films minces nanométriques de haute qualité présentant une transition de spin proche de la température ambiante. Nous révélons également une résilience sur de nombreux cycles de commutation (> million) de la transition de spin dans ces films qui montrent également une bonne stabilité thermique, environnementale et une excellente processabilité. Cette stabilité exceptionnelle nous a permis (1) de mener une étude minutieuse des effets de taille sur les propriétés de transition, ainsi que (2) de mettre en œuvre une imagerie quantitative des films par microscopie à force atomique avec un accent particulier sur l'analyse des propriétés mécaniques (module de Young, tangente de perte, etc.). En vue d'études plus approfondies en optique en champ proche à haute résolution spatiale, nous avons également mis au point des films hybrides luminescents à transition de spin consistant en une combinaison de molécules Fe (HB (tz)3)2 et de Ir(ppy)3 (ppy = 2-phénylpyridine) et démontré la modulation de la luminescence par le composé à transition de spin."
Document : Thèse de doctorat Etablissement_delivrance : Toulouse 3 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (université Toulouse III P. Sabatier) Domaine : Physique En ligne : https//tel.archives-ouvertes.fr/tel-02535306 Etude de la croissance et des propriétés physiques des couches minces moléculaires du composé Fe(HB(tz)3)2 à transition de spin [texte imprimé] / Alin,Ciprian Bas, Auteur ; Gabor Molnar, Directeur de la recherche ; Christophe Thibault, Directeur de la recherche . - [s.d.].
Langues : Français (fre)
Tags : TRANSITION DE SPIN COUCHES MINCES LUMINESCENCE MICROSCOPIE A FORCE ATOMIQUE Résumé :
"Les progrès récents réalisés pour la synthèse à l'échelle nanométrique et dans l'organisation de matériaux à transition de spin ont permis l'élaboration d'une variété de nano-objets moléculaires (nanoparticules, films minces, nano-motifs, assemblages à l'échelle nanométrique, etc.) présentant des propriétés remarquables. Ces nouveaux matériaux de tailles nanométriques offrent la possibilité intéressante d'exploiter leurs propriétés commutables à l'échelle nanométrique et ouvrent la voie à l'intégration et à la mise en application du phénomène de transition de spin dans diverses applications (capteurs, actionneurs, dispositifs pour le traitement de l'information et de stockage). Malgré les progrès considérables accomplis, il reste de nombreux défis à relever. Notamment, il apparaît crucial d'élargir considérablement le portefeuille de complexes à transition de spin montrant des propriétés de commutation robustes proches de la température ambiante. La transformation de ces composés en nanomatériaux de haute qualité nécessite également des études scientifiques approfondies sur la science des matériaux ainsi qu'une compréhension fondamentale du rôle des propriétés de surface / interface sur la fonctionnalité souhaitée. Il serait particulièrement important de préciser si la robustesse du phénomène peut répondre aux exigences strictes pour une application ''réelle''. Dans ce contexte, ce travail de thèse décrit la croissance et les propriétés physiques de couches minces de tailles nanométriques du composé Fe(HB(tz)3)2 (tz = 1,2,4-triazol-1-yl). Notamment, nous décrivons le dépôt sous vide de ce composé par évaporation thermique et montrons qu'un simple processus de recuit par vapeur de solvant permet d'obtenir des films minces nanométriques de haute qualité présentant une transition de spin proche de la température ambiante. Nous révélons également une résilience sur de nombreux cycles de commutation (> million) de la transition de spin dans ces films qui montrent également une bonne stabilité thermique, environnementale et une excellente processabilité. Cette stabilité exceptionnelle nous a permis (1) de mener une étude minutieuse des effets de taille sur les propriétés de transition, ainsi que (2) de mettre en œuvre une imagerie quantitative des films par microscopie à force atomique avec un accent particulier sur l'analyse des propriétés mécaniques (module de Young, tangente de perte, etc.). En vue d'études plus approfondies en optique en champ proche à haute résolution spatiale, nous avons également mis au point des films hybrides luminescents à transition de spin consistant en une combinaison de molécules Fe (HB (tz)3)2 et de Ir(ppy)3 (ppy = 2-phénylpyridine) et démontré la modulation de la luminescence par le composé à transition de spin."
Document : Thèse de doctorat Etablissement_delivrance : Toulouse 3 Ecole_doctorale : Sciences de la Matière (université Toulouse III P. Sabatier) Domaine : Physique En ligne : https//tel.archives-ouvertes.fr/tel-02535306
Titre : Micro et nano-actionneurs à base de matériaux moléculaires bistables Type de document : texte imprimé Auteurs : Maria Dolores Manrique Juarez, Auteur ; Gabor Molnar, Directeur de thèse ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse Langues : Français (fre) Tags : MEMS ACTIONNEURS CHANGEMENT DE VOLUME SCO Résumé : "Les systèmes microélectromécaniques (MEMS) sont des dispositifs de taille micrométrique capables de transformer un signal mécanique en un signal électrique et vice-versa. Ils sont aujourd'hui largement répandus dans notre vie quotidienne pour la détection, la transformation de l'énergie et l'actionnement de dispositifs grâce à leur faible dissipation énergétique, leur réponse ultra-rapide et leur grande sensibilité. Même si depuis plusieurs décennies, les progrès technologiques ont entraîné la miniaturisation des ces dispositifs, il reste nombreux challenges à surmonter dont l'un des plus importantes est l'intégration à l'échelle nanométrique d'actionneurs à base des matériaux dit " intelligents " (à ces dimensions, les matériaux habituellement utilisés perdent leurs propriétés d'actionnement). Dans ce contexte, ce travail de thèse avait pour objectif d'explorer l'utilisation des matériaux moléculaires à transition de spin pour le développement d'actionneurs électromécaniques. Dans ce but, nous avons conçu des microleviers en silicium que nous avons recouvert par différentes molécules à transition de spin soit par sublimation, soit par " spray-coating ". Les MEMS ont été caractérisés à température et pression variables en modes dynamique et statique à l'aide d'un unique dispositif expérimental. Les résultats obtenus démontrent que les molécules à transition de spin peuvent être intégrées, à l'aide de différents procédés de fabrication, dans des dispositifs MEMS et qu'il est possible de réaliser l'actionnement à l'aide d'une source d'énergie thermique (chauffage et refroidissement) et/ou lumineuse. Simultanément, cette étude a également permis d'évaluer les propriétés mécaniques des matériaux à transition de spin (module de Young, coefficient de Poisson) qui restent mal connues." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Sciences de la matière (SdM) Date_soutenance : 28/11/2017 Ecole_doctorale : Université de Toulouse Domaine : Sciences des matériaux En ligne : http://thesesups.ups-tlse.fr/3775/ Micro et nano-actionneurs à base de matériaux moléculaires bistables [texte imprimé] / Maria Dolores Manrique Juarez, Auteur ; Gabor Molnar, Directeur de thèse ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse . - [s.d.].
Langues : Français (fre)
Tags : MEMS ACTIONNEURS CHANGEMENT DE VOLUME SCO Résumé : "Les systèmes microélectromécaniques (MEMS) sont des dispositifs de taille micrométrique capables de transformer un signal mécanique en un signal électrique et vice-versa. Ils sont aujourd'hui largement répandus dans notre vie quotidienne pour la détection, la transformation de l'énergie et l'actionnement de dispositifs grâce à leur faible dissipation énergétique, leur réponse ultra-rapide et leur grande sensibilité. Même si depuis plusieurs décennies, les progrès technologiques ont entraîné la miniaturisation des ces dispositifs, il reste nombreux challenges à surmonter dont l'un des plus importantes est l'intégration à l'échelle nanométrique d'actionneurs à base des matériaux dit " intelligents " (à ces dimensions, les matériaux habituellement utilisés perdent leurs propriétés d'actionnement). Dans ce contexte, ce travail de thèse avait pour objectif d'explorer l'utilisation des matériaux moléculaires à transition de spin pour le développement d'actionneurs électromécaniques. Dans ce but, nous avons conçu des microleviers en silicium que nous avons recouvert par différentes molécules à transition de spin soit par sublimation, soit par " spray-coating ". Les MEMS ont été caractérisés à température et pression variables en modes dynamique et statique à l'aide d'un unique dispositif expérimental. Les résultats obtenus démontrent que les molécules à transition de spin peuvent être intégrées, à l'aide de différents procédés de fabrication, dans des dispositifs MEMS et qu'il est possible de réaliser l'actionnement à l'aide d'une source d'énergie thermique (chauffage et refroidissement) et/ou lumineuse. Simultanément, cette étude a également permis d'évaluer les propriétés mécaniques des matériaux à transition de spin (module de Young, coefficient de Poisson) qui restent mal connues." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Sciences de la matière (SdM) Date_soutenance : 28/11/2017 Ecole_doctorale : Université de Toulouse Domaine : Sciences des matériaux En ligne : http://thesesups.ups-tlse.fr/3775/
Titre : New approaches for high spatial and temporal resolution nanothermometry : development of hot wire nano heater devices and investigation of thermosensitive materials with fluorescent and spin crossover properties Type de document : texte imprimé Auteurs : Olena Kraieva, Auteur ; Gabor Molnar, Directeur de thèse ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse Langues : Anglais (eng) Tags : NANO THERMOMETRY SPIN CROSSOVER THERMAL IMAGING LITHOGRAPHY NANO-HEATER DEVICE LUMINOPHORE JOULE EFFECT Résumé : "The overall objective of this PhD thesis was to develop novel micro- and nano-thermometry methods providing high spatial and temporal resolution thermal imaging. To achieve this goal we have focused on two tasks: First, we developed a nano-heater device that can be easily employed for the thermo-physical characterization of materials at the nanoscale. In a second time, using this platform we investigated thermo-sensitive materials, including different luminophores and spin crossover complexes as well as their mixtures. The nano-heater device, based on Joule-heated metallic nanowires, was fabricated by standard electron beam lithography. Due to their small thermal mass, nanowire based devices are particularly interesting in terms of response times and also in terms of confinement of the induced temperature changes. The thermal characterization of these heating elements was carried out using electrical and optical methods as well as finite element simulations. We have shown experimentally that our heaters can provide fast (< µs) and spatially well localized (< µm) T-jump perturbations (1 K < DeltaT < 80 K) driven by an electrical current pulse. Finite element simulations reproduced these experimental results with good accuracy and proved to be a powerful tool of prediction for the device design. Fluorescent materials, including organic dyes (Rhodamine B), inorganic nanoparticles (PbF2:Er3+/Yb3+, CdSe) and hybrid organic/inorganic nanoparticles ([Fe(Htrz)2(trz)]BF4@SiO2-pyrene), were then investigated for their thermometry performance. Overall, they were found useful for thermal imaging, but stability problems make quantitative measurements challenging with these materials. On the other hand, we have succeeded in synthesizing nanoparticle films of the (undoped) [Fe(Htrz)2(trz)]BF4 spin crossover complex, which allowed us to infer temperature changes through more robust optical reflectivity measurements. The thermal hysteresis loop in this material provides a long-term thermal memory effect which we used successfully to image very fast (˜µs) transient temperature changes with high spatial resolution (sub-µm) - even when the heat is dissipated. This original method provides an unprecedented combination of spatio-temporal sensitivity within the field of nanothermometry with promising potential applications." Document : thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université Toulouse 3 Date_soutenance : 26/10/2015 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) Domaine : Nano-physique, nano-composants, nano-mesures En ligne : http://thesesups.ups-tlse.fr/3044/ New approaches for high spatial and temporal resolution nanothermometry : development of hot wire nano heater devices and investigation of thermosensitive materials with fluorescent and spin crossover properties [texte imprimé] / Olena Kraieva, Auteur ; Gabor Molnar, Directeur de thèse ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse . - [s.d.].
Langues : Anglais (eng)
Tags : NANO THERMOMETRY SPIN CROSSOVER THERMAL IMAGING LITHOGRAPHY NANO-HEATER DEVICE LUMINOPHORE JOULE EFFECT Résumé : "The overall objective of this PhD thesis was to develop novel micro- and nano-thermometry methods providing high spatial and temporal resolution thermal imaging. To achieve this goal we have focused on two tasks: First, we developed a nano-heater device that can be easily employed for the thermo-physical characterization of materials at the nanoscale. In a second time, using this platform we investigated thermo-sensitive materials, including different luminophores and spin crossover complexes as well as their mixtures. The nano-heater device, based on Joule-heated metallic nanowires, was fabricated by standard electron beam lithography. Due to their small thermal mass, nanowire based devices are particularly interesting in terms of response times and also in terms of confinement of the induced temperature changes. The thermal characterization of these heating elements was carried out using electrical and optical methods as well as finite element simulations. We have shown experimentally that our heaters can provide fast (< µs) and spatially well localized (< µm) T-jump perturbations (1 K < DeltaT < 80 K) driven by an electrical current pulse. Finite element simulations reproduced these experimental results with good accuracy and proved to be a powerful tool of prediction for the device design. Fluorescent materials, including organic dyes (Rhodamine B), inorganic nanoparticles (PbF2:Er3+/Yb3+, CdSe) and hybrid organic/inorganic nanoparticles ([Fe(Htrz)2(trz)]BF4@SiO2-pyrene), were then investigated for their thermometry performance. Overall, they were found useful for thermal imaging, but stability problems make quantitative measurements challenging with these materials. On the other hand, we have succeeded in synthesizing nanoparticle films of the (undoped) [Fe(Htrz)2(trz)]BF4 spin crossover complex, which allowed us to infer temperature changes through more robust optical reflectivity measurements. The thermal hysteresis loop in this material provides a long-term thermal memory effect which we used successfully to image very fast (˜µs) transient temperature changes with high spatial resolution (sub-µm) - even when the heat is dissipated. This original method provides an unprecedented combination of spatio-temporal sensitivity within the field of nanothermometry with promising potential applications." Document : thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université Toulouse 3 Date_soutenance : 26/10/2015 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) Domaine : Nano-physique, nano-composants, nano-mesures En ligne : http://thesesups.ups-tlse.fr/3044/
Titre : Etude du phénomène de la transition de spin dans les couches ultra-minces à l'aide des plasmons de surface Type de document : texte imprimé Auteurs : Abdul Kader Khaldoun, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse ; Gabor Molnar, Directeur de thèse Année de publication : 2014 Langues : Français (fre) Tags : TRANSITION DE SPIN PLASMONS DE SURFACE LOCALISES PLASMONS DE SURFACE DÉLOCALISÉS TRANSITION DE PHASE MATÉRIAUX MOLÉCULAIRES SPECTROSCOPIE SERS COUCHES MINCES NANOSTRUCTURES THÉORIE DE MIE THÉORIE DE GANS ÉQUATION DE FRESNEL Résumé : "Depuis de nombreuses années, l'idée qu'une molécule ou un ensemble de molécules puissent servir comme élément actif dans un dispositif électronique ou photonique stimule de plus en plus l'activité scientifique des chercheurs à l'échelle mondiale. Certains complexes de métaux de transition présentent un phénomène de bistabilité moléculaire, ce sont les matériaux à transition de spin (TS). Le changement de l'état de spin s'accompagne d'une modification des propriétés physiques de la molécule telles que les propriétés magnétiques, optiques, électriques et mécaniques. Cependant, la détection de la transition de spin dans ces matériaux pose de grandes difficultés à l'échelle nanométrique (couches minces, nanoparticules, ...), en raison de la faible quantité de matière sondée d'une part, et d'autre part, par la résolution spatiale limitée des techniques utilisées. Pour palier ces difficultés, de nouvelles méthodes sont développées dans le cadre de cette thèse pour étudier ces matériaux à l'échelle nanométrique. Elles sont basées sur le phénomène de résonances des plasmons de surface localisés et des plasmons de surface délocalisés. Ces dispositifs plasmoniques, couches minces ou nano-objets d'or, nous ont permis de suivre la variation du changement d'indice de réfraction optique qui accompagne la TS. Ainsi, dans ce travail de thèse, nous avons pu, pour la première fois, détecter expérimentalement le phénomène de transition de spin dans des couches très minces (jusqu'à 15 nm) de différents matériaux mettant en évidence une variation de l'indice de réfraction de l'ordre de 10-1 - 10-2. De plus, nous avons montré que ces nano-objets hybrides métalliques/moléculaires peuvent être utilisés comme "dispositifs plasmoniques actifs" en modulant le signal plasmonique par un effet photo-thermique." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 27/10/2014 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) Domaine : Physique & NanoPhysique Localisation : LCC En ligne : http://thesesups.ups-tlse.fr/2349/ Etude du phénomène de la transition de spin dans les couches ultra-minces à l'aide des plasmons de surface [texte imprimé] / Abdul Kader Khaldoun, Auteur ; Azzedine Bousseksou, Directeur de thèse ; Gabor Molnar, Directeur de thèse . - 2014.
Langues : Français (fre)
Tags : TRANSITION DE SPIN PLASMONS DE SURFACE LOCALISES PLASMONS DE SURFACE DÉLOCALISÉS TRANSITION DE PHASE MATÉRIAUX MOLÉCULAIRES SPECTROSCOPIE SERS COUCHES MINCES NANOSTRUCTURES THÉORIE DE MIE THÉORIE DE GANS ÉQUATION DE FRESNEL Résumé : "Depuis de nombreuses années, l'idée qu'une molécule ou un ensemble de molécules puissent servir comme élément actif dans un dispositif électronique ou photonique stimule de plus en plus l'activité scientifique des chercheurs à l'échelle mondiale. Certains complexes de métaux de transition présentent un phénomène de bistabilité moléculaire, ce sont les matériaux à transition de spin (TS). Le changement de l'état de spin s'accompagne d'une modification des propriétés physiques de la molécule telles que les propriétés magnétiques, optiques, électriques et mécaniques. Cependant, la détection de la transition de spin dans ces matériaux pose de grandes difficultés à l'échelle nanométrique (couches minces, nanoparticules, ...), en raison de la faible quantité de matière sondée d'une part, et d'autre part, par la résolution spatiale limitée des techniques utilisées. Pour palier ces difficultés, de nouvelles méthodes sont développées dans le cadre de cette thèse pour étudier ces matériaux à l'échelle nanométrique. Elles sont basées sur le phénomène de résonances des plasmons de surface localisés et des plasmons de surface délocalisés. Ces dispositifs plasmoniques, couches minces ou nano-objets d'or, nous ont permis de suivre la variation du changement d'indice de réfraction optique qui accompagne la TS. Ainsi, dans ce travail de thèse, nous avons pu, pour la première fois, détecter expérimentalement le phénomène de transition de spin dans des couches très minces (jusqu'à 15 nm) de différents matériaux mettant en évidence une variation de l'indice de réfraction de l'ordre de 10-1 - 10-2. De plus, nous avons montré que ces nano-objets hybrides métalliques/moléculaires peuvent être utilisés comme "dispositifs plasmoniques actifs" en modulant le signal plasmonique par un effet photo-thermique." Document : Thèse de Doctorat Etablissement_delivrance : Université de Toulouse 3 Date_soutenance : 27/10/2014 Ecole_doctorale : Sciences de la matière (SdM) Domaine : Physique & NanoPhysique Localisation : LCC En ligne : http://thesesups.ups-tlse.fr/2349/
Titre : Study of electrical properties of bistable molecular materials : towards nanoelectronic devices Type de document : texte imprimé Auteurs : Constantin Lefter, Auteur ; Gabor Molnar, Directeur de thèse ; Adrian Graur, Directeur de thèse Année de publication : 2016 Langues : Anglais (eng) Tags : MOLECULAR COMPLEXES ELECTRICAL PROPERTIES SPIN TRANSITION Résumé : "The central theme of this thesis is the evaluation of potential interest and applicability of molecular spin crossover (SCO) complexes for nanoelectronic applications. The electrical properties of the [Fe(Htrz)2(trz)](BF4) complex and its Zn substituted analogues were analyzed first in the bulk powder form using broadband dielectric spectroscopy. It has been shown that the ac and dc conductivities as well as the dielectric constant and the dielectric relaxation frequency exhibit an important drop when going from the low spin (LS) to the high spin (HS) state. The iron ions kept their spin transition properties in the Zn diluted samples, but the SCO curves were significantly altered. The Zn substitution of active iron centers led to an important decrease of the electrical conductivity of ca. 6 orders of magnitude (for Zn/Fe = 0.75). We concluded from these results that the ferrous ions directly participate to the charge transport process, which was analyzed in the frame of an activated hopping conductivity model. Micrometric particles of [Fe(Htrz)2(trz)](BF4) were then integrated by dielectrophoresis between interdigitated gold electrodes leading to a device exhibiting bistability in the I-V,T characteristics. The stability of the starting material and the electronic device were carefully controlled and the concomitant effect of temperature changes, light irradiation and voltage bias on the current intensity were analyzed in detail. We showed that the device can be preferentially addressed by light stimulation according to its spin state and the switching from the metastable HS to the stable LS state was also demonstrated by applying an electric field step inside the hysteresis loop. The field effects were discussed in the frame of static and dynamic Ising-like models, while the photo-induced phenomena were tentatively attributed to surface phenomena. The [Fe(bpz)2(phen)] complex was also investigated by dielectric spectroscopy in the bulk powder form and then integrated by high vacuum thermal evaporation into a large-area vertical device with Al (top) and ITO (bottom) electrodes. This approach allowed us to probe the spin-state switching in the SCO layer by optical means while detecting the associated resistance changes both in the tunneling (10 nm junction) and injection-limited (30 and 100 nm junctions) regimes. The tunneling current in the thin SCO junctions showed a drop when going from the LS to the HS state, while the rectifying behavior of the 'thick' junctions did not reveal any significant spin-state dependence. The ensemble of these results provides guidance with new perspectives for the construction of electronic and spintronic devices incorporating SCO molecular materials." Document : Thèse de doctorat Etablissement_delivrance : Université Paul Sabatier - Toulouse III Universitatea "?tefan cel Mare" (Suceava, Roumanie) Date_soutenance : 19/01/2016 Ecole_doctorale : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse) Domaine : Physique [physics]/Mécanique [physics]/Mécanique des matériaux [physics.class-ph] En ligne : http://thesesups.ups-tlse.fr/3053/ Study of electrical properties of bistable molecular materials : towards nanoelectronic devices [texte imprimé] / Constantin Lefter, Auteur ; Gabor Molnar, Directeur de thèse ; Adrian Graur, Directeur de thèse . - 2016.
Langues : Anglais (eng)
Tags : MOLECULAR COMPLEXES ELECTRICAL PROPERTIES SPIN TRANSITION Résumé : "The central theme of this thesis is the evaluation of potential interest and applicability of molecular spin crossover (SCO) complexes for nanoelectronic applications. The electrical properties of the [Fe(Htrz)2(trz)](BF4) complex and its Zn substituted analogues were analyzed first in the bulk powder form using broadband dielectric spectroscopy. It has been shown that the ac and dc conductivities as well as the dielectric constant and the dielectric relaxation frequency exhibit an important drop when going from the low spin (LS) to the high spin (HS) state. The iron ions kept their spin transition properties in the Zn diluted samples, but the SCO curves were significantly altered. The Zn substitution of active iron centers led to an important decrease of the electrical conductivity of ca. 6 orders of magnitude (for Zn/Fe = 0.75). We concluded from these results that the ferrous ions directly participate to the charge transport process, which was analyzed in the frame of an activated hopping conductivity model. Micrometric particles of [Fe(Htrz)2(trz)](BF4) were then integrated by dielectrophoresis between interdigitated gold electrodes leading to a device exhibiting bistability in the I-V,T characteristics. The stability of the starting material and the electronic device were carefully controlled and the concomitant effect of temperature changes, light irradiation and voltage bias on the current intensity were analyzed in detail. We showed that the device can be preferentially addressed by light stimulation according to its spin state and the switching from the metastable HS to the stable LS state was also demonstrated by applying an electric field step inside the hysteresis loop. The field effects were discussed in the frame of static and dynamic Ising-like models, while the photo-induced phenomena were tentatively attributed to surface phenomena. The [Fe(bpz)2(phen)] complex was also investigated by dielectric spectroscopy in the bulk powder form and then integrated by high vacuum thermal evaporation into a large-area vertical device with Al (top) and ITO (bottom) electrodes. This approach allowed us to probe the spin-state switching in the SCO layer by optical means while detecting the associated resistance changes both in the tunneling (10 nm junction) and injection-limited (30 and 100 nm junctions) regimes. The tunneling current in the thin SCO junctions showed a drop when going from the LS to the HS state, while the rectifying behavior of the 'thick' junctions did not reveal any significant spin-state dependence. The ensemble of these results provides guidance with new perspectives for the construction of electronic and spintronic devices incorporating SCO molecular materials." Document : Thèse de doctorat Etablissement_delivrance : Université Paul Sabatier - Toulouse III Universitatea "?tefan cel Mare" (Suceava, Roumanie) Date_soutenance : 19/01/2016 Ecole_doctorale : École doctorale Sciences de la Matière (Toulouse) Domaine : Physique [physics]/Mécanique [physics]/Mécanique des matériaux [physics.class-ph] En ligne : http://thesesups.ups-tlse.fr/3053/
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