Note ABES Optoelectronic properties of Bi2FeCrO6 ferroelectric thin films Effets induits par la lumière et les défauts dans des hétérostructures ferroélectriques de Bi2FeCrO6 étudiés à l’échelle du nanomètre BFCO Ferroélectrique Film mince Oxyde Effet photovoltaïque Lacunes d’oxygènes AFM BFCO Ferroelectric Thin film Oxide Photovoltaic effect Oxygen vacancies AFM 537.244 Optoélectronique Couches minces ferroélectriques Propriétés électroniques Pérovskites Ce travail de thèse a consisté à approfondir la compréhension des propriétés optoélectroniques de films minces ferroélectriques prometteurs à base de Bi2FeCrO6 (BFCO). Pour ce faire, des caractérisations locales ont été réalisées conjointement avec des caractérisations macroscopiques. Une attention particulière a été portée à l’influence des lacunes d’oxygènes sur les propriétés photovoltaïques ferroélectriques. Les films minces de BFCO apparaissent systématiquement comme des semi-conducteurs de type « p », en raison des lacunes de Bi, Fe et Cr. Ces films forment alors une jonction p-n avec un substrat de Nb:SrTiO3, et une jonction Schottky à faible barrière avec un substrat de La2/3Sr1/3MnO3. Pour une géométrie d’électrodes hors plan, le comportement photovoltaïque de ces échantillons semble dominé par leur jonction respective. De plus, la direction de la polarisation ferroélectrique modifierait la structure électronique à l’interface, favorisant une plus grande conductivité et une génération de courant photovoltaïque plus importante pour une polarisation « up ». Par ailleurs, l’introduction de niveaux électroniques donneurs dans le band-gap par les lacunes d’oxygènes diminuerait fortement le caractère « p » des couches de BFCO, réduisant significativement la conductivité. Cela augmenterait également considérablement le taux de recombinaison des porteurs de charges générés par effet photovoltaïque et réduirait grandement leur mobilité. Une différence de conductivité et de courant photovoltaïque pouvant atteindre plusieurs ordres de grandeur a ainsi été observée pour une plus faible concentration en lacunes d’oxygènes. La direction de la polarisation ferroélectrique et la concentration en lacunes d’oxygènes apparaissent comme deux paramètres fondamentaux régissant les propriétés optoélectroniques des couches minces de BFCO. The aim of this thesis was to gain a better understanding of the optoelectronic properties of promising Bi2FeCrO6 (BFCO)-based ferroelectric thin films. To achieve this, local characterizations were carried out in conjunction with macroscopic characterizations. Particular attention was paid to the influence of oxygen vacancies on photovoltaic and ferroelectric properties.BFCO thin films systematically appear as p-type semiconductors, due to Bi, Fe and Cr vacancies, forming a pn junction with a Nb:SrTiO3 substrate and a low-barrier Schottky junction with a La2/3Sr1/3MnO3 substrate. For an out-of-plane electrode geometry, the photovoltaic behavior of these samples appears to be dominated by their respective junction. In addition, the direction of the ferroelectric polarization would modify the electronic structure at the interface, favouring a greater conductivity and a higher photovoltaic current generation for an “up” polarization state. In addition, the introduction of donor electronic levels into the band-gap by the oxygen vacancies would greatly reduce the “p”-type character of the BFCO layers, significantly reducing conductivity. This would also considerably increase the rate of recombination of chare carriers generated by the photovoltaic effect and greatly reduce their mobility. A difference in conductivity and photovoltaic current of up to several orders of magnitude was observed for a lower concentration of oxygen vacancies.The direction of the ferroelectric polarization and the concentration of oxygen vacancies appear to be two fundamental parameters governing the optoelectronic properties of BFCO thin films. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 29580145 https://theses.hal.science/tel-04845489 application/pdf 260977574 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2024/HENNING_Xavier_2024_ED182.pdf http://www.theses.fr/2024STRAE009/abes https://theses.hal.science/tel-04845489 https://theses.hal.science/tel-04845489 Henning Xavier 1998-04-04 FR 282244263 1209020155T 21613261 4200002 https://theses.fr/2024STRAE009 2024STRAE009 https://doi.org/10.70675/a0b0c936z8b73z4135z8089z6718b8172006 2024-10-09 Physique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Dinia Aziz MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 059840633 Rastei Mircea-Vasile MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 124459706 Viart Nathalie MADS_PRESIDENT_DU_JURY 138996865 Alexe Marin MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 083743138 Grevin Benjamin MADS_RAPPORTEUR_1 085934852 Garcia Vincent MADS_RAPPORTEUR_2 127325093 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 Dinia Aziz Rastei Mircea-Vasile Viart Nathalie Alexe Marin Grevin Benjamin Garcia Vincent École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg) PDF 29580145