Note ABES Suspended van der Waals heterostructures : from optical spectroscopy to opto-electro-mechanics Hétérostructures de van der Waals suspendues : de la spectroscopie optique à l’opto-électro-mécanique Matériaux bidimensionnels Hétérostructures de van der Waals Spectroscopie Raman Spectroscopie de photoluminescence Nanomécanique Opto-électro-mécanique Effets diélectriques Effets de contraintes Two-dimensional materials Van der Waals heterostructures Raman spectroscopy Photoluminescence spectroscopy Nanomechanics Opto-electro-mechanics Dielectric screening Strain 530.4 535 620.5 Matériaux 2D Propriétés mécaniques Forces de Van der Waals Hétérostructures Dans cette thèse, nous présentons une étude des propriétés physiques de matériaux bidimensionnels et d’hétérostructures de van der Waals en combinant des techniques de spectroscopie optique et de nanomécanique. En premier lieu, nous nous intéressons à l’influence de l’environnement sur la réponse optique de matériaux bidimensionnels. Nous étudions la réponse en photoluminescence et le spectre Raman de monocouches de dichalcogénures de métaux de transition (TMD) suspendues et soumises à une forte excitation laser. Nos résultats mettent en évidence la formation d’une phase dense d’électrons et de trous sur une monocouche de disulfurede molybdène (MoS2) ainsi qu’une forte conversion d’excitons en trions sur une monocouche de disulfure de tungstène (WS2). Le cas de monocouches de graphène est étudié en analysant l’évolution des fréquences des phonons optiques, obtenues par micro-spectroscopie Raman, en fonction de l’environnement diélectrique. Cette étude démontre que la sensibilité d’un mode de phonon du graphène vis-à-vis de l’écrantage diélectrique dépend de sa symétrie. Enfin, nous démontrons sur un nano-résonateur mécanique en forme de tambour dont la membrane vibrante est constituée d’une hétérostructure de van der Waals, qu’il est possible de modifier et contrôler électro-mécaniquement la réponse optique de l’hétérostructure utilisée. Ce travail montre que l’architecture en nanotambours permet d’appliquer une contrainte ajustable tout en modifiant le niveau de dopage et ouvre la voie vers le développement de dispositifs opto-électro-mécaniques dont les caractéristiques sont contrôlables avec une grande précision. In this thesis, we present an investigation of the physical properties of two-dimensional materials and van der Waals heterostructures by combining optical spectroscopy and nanomechanical measurements. First, we investigate how the environment surrounding the material affects its optical properties. We study the photoluminescence and Raman spectra of suspended semiconducting transition metal dichalcogenides (TMD) monolayers submitted to a strong laser excitation. We show that a dense electron-hole phase can be formed in monolayers of molybdenum disulfide (MoS2) and observe a strong excitons to trions conversion in tungsten disulfide (WS2).The case of graphene is investigated through a systematic analysis of the evolution of the optical phonon frequencies in monolayer graphene by the means of micro-Raman spectroscopy in order to understand the role of dielectric screening. Our results demonstrate that the sensitivity of a phononmode in graphene towards dielectric screening is determined by its symmetry. Finally, we use a drum-like mechanical resonator where a van der Waals heterostructure acts as a vibrating membrane, to study the interplay between the mechanical degrees of freedom of the resonator and the optical response of the used heterostructure. This work demonstrates that the drum-like sample architecture allows to control the strain and doping levels and paves the way to the development of finely tunable opto-electro-mechanical systems such as light sources and detectors. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 54218062 Université de Strasbourg Strasbourg 2024-12-31 https://theses.hal.science/tel-04601830 application/pdf 65549146 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2023/MOCZKO_Loic_2023_ED182.pdf http://www.theses.fr/2023STRAE032/abes https://theses.hal.science/tel-04601830 Moczko Loïc 1996-07-03 FR 278652158 1507018295P 21407871 4200002 http://www.theses.fr/2023STRAE032 2023STRAE032 2023-03-29 Nanophysique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Berciaud Stéphane MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 11310250X Favero Ivan MADS_PRESIDENT_DU_JURY 110108140 Voliotis Valia MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 147650577 Rastei Mircea-Vasile MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 124459706 Wirtz Ludger MADS_MEMBRE_DU_JURY_3 13099779X Reserbat-Plantey Antoine MADS_RAPPORTEUR_1 166213691 Cadiz Fabian MADS_RAPPORTEUR_2 18910841X École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 182 156500019 Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 151842973 93794 ddc:530 ddc:620 Berciaud Stéphane Favero Ivan Voliotis Valia Rastei Mircea-Vasile Wirtz Ludger Reserbat-Plantey Antoine Cadiz Fabian École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg) PDF 54218062