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Transport électronique dans des jonctions moléculaires à base de oligothiophene

publié le , mis à jour le

L’équipe TELEM en collaboration avec l’équipe de Nanoélectrochimie du laboratoire ITODYS étudie les propriétés de transport des jonctions moléculaires obtenues en combinant la technique d’électrochimie à celle de dépôt et lithographie conventionnels.
Ces jonctions sont constitués de deux électrodes métalliques (Au) séparé par une fine couche (5-10 nm) de oligo(1-(2-bisthienyl)benzene) (BTB).

Schéma d'une jonction à base de BTB
Schéma d’une jonction à base de BTB

Cette couche moléculaire est greffée sur l’électrode de base par électro-réduction de sels de diazionium, procédure qui résulte en une liaison covalente métal-molécule très stable. La couche moléculaire a la propriété d’être facilement dopable en trou. La contre-électrode est obtenue par évaporation directe sur la couche moléculaire d’une couche d’or à travers un masque lithographié avec un faisceau d’électrons.
Nous analysons les propriétés de transport électronique de ces jonctions dans le cadre d’un modèle tunnel à travers des mesures de densité de courant en fonction de la tension de polarisation à température ambiante comme à plus basse température (4K).

Caracteristiques courant tension d'une jonction planaire à base de BTB à differentes températures
Caracteristiques courant tension d’une jonction planaire à base de BTB à differentes températures

Les premiers résultats obtenus nous ont indiqué une forte hybridisation de la couche moléculaire avec l’électrode de base qui résulte en une épaisseur de barrière tunnel inférieure à l’épaisseur de la couche moléculaire greffé, estimée par AFM. Le mesures à plus basse température ont mis en évidence un processus de activation thermique qui dépend du sens de polarisation en tension de la jonction. Cela a permis d’élaborer un modèle où la nature semiconductrice de la molécule joue un rôle dans le mécanisme de transport.
Plus récemment la même molécule a été greffée avec succès sur des nanotubes de carbone, nous nous intéressons aussi à la réalisation de jonction nanotube/BTB/métal.