Transfert de charges à l`échelle atomique sur la surface de silicium

Transfert de charges à l'échelle atomique sur la surface de silicium (100) hydrogénée
Dans le cadre des études sur le contrôle électronique de molécules individuelles pour
l'électronique mono-moléculaire, le travail présenté au cours de ce séminaire aborde la
problématique du transfert de charges à l'échelle atomique. Nos expériences ont été menées sur la
surface de silicium (100) hydrogénée grâce à un microscope à effet tunnel (STM) à basse
température (5K).
Nous nous sommes intéressés au comportement d'un bistable atomique créé sur la surface
de Si:H-2x1 par la désorption locale d'un atome d'hydrogène. Le bistable obtenu est donc
constitué d'un dimère de silicium portant un unique atome d'hydrogène.
Selon la nature du dopage, le bistable présente différents états de charge. En particulier,
sur un substrat de type p, il est possible de modifier l'état de charge de la liaison pendante
(obtenue après la désorption de l’atome d’hydrogène) en la faisant passer d'un état neutre à un
état chargé négativement et ce de manière réversible. Pour ce type de dopage, le bistable se
comporte alors comme un bistable électronique.
Pour un substrat de type n, nous avons étudié en détail son comportement de bistable
« mécanique » (Figure 1). Dans ce cas, l'injection locale de charges par l'intermédiaire de la
pointe STM permet de faire basculer l'unique atome d'hydrogène d'un côté à l'autre du dimère. La
possibilité d'activer à distance le basculement de ce bistable a aussi été démontrée au cours de ce
travail. Cette manipulation s'effectue grâce à un transfert de charges au travers des états de
surface du Si:H. Ces résultats montrent l'importance d'un contrôle à l'échelle atomique de la zone
de contact entre les lignes atomiques considérées et le bistable.
Figure 1: Basculement de l’atome d’hydrogène sur le dimère de silicium : topographies STM à VS=-1,7V et I=69pA
(4,0x2,7 nm2) et schémas en coupe du bistable.