Résistance différentielle négative contrôlée en courant dans le dioxyde de niobium

Autor: Fakih, Ali
Přispěvatelé: Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de recherche pour le développement [IRD] : UR206-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Université, Abhay Shukla
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]. Sorbonne Université, 2019. English. ⟨NNT : 2019SORUS099⟩
Popis: Niobium dioxide (NbO2) has been recently gaining a lot of interest in the fields of solid state physics and technological nano-devices. On one hand, NbO2 undergoes a structural distortion accompanied by an electronic phase transition where the material changes from an insulating state at room temperature into a metallic state at temperatures above ∼ 1080 K. On the other hand, NbO2 exhibits a negative differential resistance phase under the application of electric current, a phenomenon known as current-controlled negative differential resistance CC-NDR. In this thesis, we have fabricated thin films of NbO2 by RF-mangentron sputtering technique on amorphous and crystalline substrates (glass and silicon). The deposited films were always amorphous, and annealing treatment of the as-deposited films was necessary to achieve crystallinity. . Upon performing electronic studies on NbO2, we witnessed CC-NDR with a hysteresis in the V(I) curves. We showed that hysteresis in CC-NDR is due to temperature inhomogeneity. Simultaneous electronic transport and Raman measurements show that CC-NDR is not associated to a phase transition. Moreover, we showed that there is a similar temperature driven change in conductivity in both the amorphous and the crystalline samples, however, the amorphous sample is a better electronic and thermal conductor. Finally, we proved that the CC-NDR may be simplyexplained by the creation of carriers by temperature in a semiconductor, without the need for invoking more complicated transport mechanisms.; Le dioxyde de niobium (NbO2) a récemment suscité un vif intérêt dans les domaines de la physique des solides et nano-dispositifs technologiques. D'une part, le NbO2 isolant à température ambiante subit une distorsion structurelle accompagnée d'une transition de phase électronique par laquelle il devient métallique à des températures supérieures à 1080 K. D'autre part, NbO2 présente une phase de résistance différentielle négative sous l'application du courant électrique, un phénomène connu sous le nom de résistance différentielle négative contrôlée par le courant CC-NDR. Dans cette thèse, nous avons fabriqué des films minces de NbO2 par la technique de pulvérisation RF-mangnétron sur des substrats amorphes et cristallins (verre et silicium). Les films déposés sont toujours amorphe, et un traitement de recuit des films déposés est nécessaire pour atteindre la cristallinité. Lors des études électroniques sur NbO2, nous avons observé la CC-NDR avec une hystérèse dans les courbes V(I). Nous avons montré que cette hystérèse dynamique est due à l'inhomogénéité de la température. Les mesures de transport électronique en fonction de la température montrent qu'il n'y a pas de transition métal-isolant associée à la CC-NDR. Par ailleurs, nous avons montré qu’il y avait un changement similaire de la conductivité lié à la température dans les échantillons amorphes et cristallins, cependant, l'échantillon amorphe est un meilleur conducteur électronique et thermique. Enfin, nous avons prouvé que la CC-NDR peut être simplement expliqué par la création de porteurs excités thermiquement dans un semi-conducteur, sans la nécessité de faire appel à des mécanismes de transport plus complexes.
Databáze: OpenAIRE
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