Croissance et ferroélectricité du GeTe sur Si (111)

L’effet Rashba géant mesuré récemment dans GeTe a montré le potentiel pour la spintronique des matériaux ferroélectriques avec un fort couplage spin-orbite. Dans cette thèse nous avons réalisé la croissance de films minces de GeTe sur Si(111)-Sb par épitaxie par jet moléculaire dans une large gamme d’épaisseur. À 270°C, nous observons une croissance couche-par-couche et une relation d’épitaxie principale GeTe(111) ∥Si(111) et GeTe[110] ∥Si[110]. En outre des nanodomaines ferroélastiques apparaissent dont la fraction volumique ainsi que la taille peuvent être contrôlées en ajustant finement l’épaisseur et la température de dépôt. Leur maille est identique à celle du domaine principal (rhomboédrique avec ar = 0.429 nm et θ = 58.3°). L’axe [111] de leur maille et leur polarisation électrique sont inclinés d’environ 72° par rapport à l’axe [111] du domaine principal. Nous mettons en évidence par microscopie à effet tunnel à la surface des domaines ferroélastiques trois structures surfaciques différentes, En analysant de façon détaillée l’interface GeTe/Si par microscopie électronique en transmission, nous démontrons que les dislocations de désaccord paramétrique localisées à l’interface formées pendant la croissance jouent un rôle clé dans la stabilité des nanodomaines ferroélectriques. Finalement, nous avons caractérisé la structure de bande électronique des domaines majoritaires de GeTe et mesuré une constante Rashba αr = 0.49 eV.nm qui diminue avec l’épaisseur des couches minces. De premières mesures par spectroscopie d’émission de photo-électrons résolues angulairement en dichroïsme circulaire ont permis de caractériser la courbure de Berry des films minces de GeTe.