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Your search keyword '"Ludovic Tortech"' showing total 10 results
Start Over Author "Ludovic Tortech" Topic [chim.mate]chemical sciences/material chemistry
10 results on '"Ludovic Tortech"'

1. In-Situ Energy Dispersive X-ray Reflectivity Applied to Polyoxometalate Films: An Approach to Morphology and Interface Stability Issues in Organic Photovoltaics

Author

Amanda Generosi, Barbara Paci, Anna Proust, Ludovic Tortech, Marco Guaragno, Qirong Zhu, Nicholas Barrett, Istituto di Struttura della Materia (CNR-ISM), National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM), Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Etude des NanoStructures et Imagerie de Surface (LENSIS), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN UMR 3685), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Région Ile de France/DIM Nano-K, Consiglio Nazionale delle Ricerche [Roma] (CNR), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)

Subjects
Materials science, Physics and Astronomy (miscellaneous), Organic solar cell, in-situ X-ray characterization, General Mathematics, Interface (computing), time resolved EDXR, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Computer Science (miscellaneous), Thin film, business.industry, lcsh:Mathematics, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, lcsh:QA1-939, Durability, 0104 chemical sciences, X-ray reflectivity, Chemistry (miscellaneous), thin films structure and morphology, Polyoxometalate, Degradation (geology), Optoelectronics, polyoxymetalate functional materials, organic photovoltaics, 0210 nano-technology, business, Layer (electronics)
Abstract

Organic solar cells, characterized by a symmetrical regular layered structure, are very promising systems for developing green, low cost, and flexible solar energy conversion devices. Despite the efficiencies being appealing (over 17%), the technological transfer is still limited by the low durability. Several processes, in bulk and at interface, are responsible. The quick downgrading of the performance is due to a combination of physical and chemical degradations. These phenomena induce instability and a drop of performance in working conditions. Close monitoring of these processes is mandatory to understand the degradation pathways upon device operation. Here, an unconventional approach based on Energy Dispersive X-ray Reflectivity (ED-XRR) performed in-situ is used to address the role of Wells–Dawson polyoxometalate (K6-P2W18O62, hereafter K6-P2W18) as hole transporting layer in organic photovoltaics. The results demonstrate that K6-P2W18 thin films, showing ideal bulk and interface properties and superior optical/morphological stability upon prolonged illumination, are attractive candidates for the interface of durable OPV devices.

Published
2020
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2. Conductivity via Thermally Induced Gap States in a Polyoxometalate Thin Layer

Author

Cindy L. Rountree, Amanda Generosi, Barbara Paci, Anna Proust, Qirong Zhu, Claire Mathieu, Nicholas Barrett, Guillaume Izzet, Pierre Gouzerh, Séverine Renaudineau, Ludovic Tortech, Xihui Liang, Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM), Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Consiglio Nazionale delle Ricerche [Roma] (CNR), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), DIM NanoK, région Ile de France, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN UMR 3685), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and National Research Council of Italy | Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)

Subjects
Materials science, Photoemission spectroscopy, 02 engineering and technology, Conductivity, 010402 general chemistry, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Polyoxometalate Thin Layer, Physical and Theoretical Chemistry, Electrical conductor, Deposition (law), business.industry, Thermally Induced Gap- States, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Thermal conduction, 0104 chemical sciences, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Characterization (materials science), General Energy, Polyoxometalate, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business, Layer (electronics)
Abstract

International audience; We report a study of alpha-[P2W18O62]6-, Wells-Dawson polyoxometalate layers deposited on ITO coated glass substrates. A variety of techniques has been used including atomic force microscopy for surface topography characterization, current mapping and current-voltage characteristics, X-ray photoemission spectroscopy for chemical analysis, UV-visible photoemission spectroscopy for determination of band line-ups and energy dispersive X-ray reflectivity for determination of layer thicknesses and scattering length densities. The conditions of film deposition and subsequent thermal annealing strongly affect the film characteristics. In particular, we show that nanostriped films a few tens of nm thick can be obtained in a reproducible manner and that such structuring is accompanied by the appearance of gap-states and by a switch from an insulating to a conductive state. Current-voltage characteristics demonstrate that highly ordered films of K 6 [P 2 W 18 O 62 ] allow electron flow only from ITO to [P2W18O62]6-, thus showing a rectifying effect. Finally, we integrate the POM layer 2 into an organic photovoltaic device and show the conduction through it thanks to favorable band alignment between ITO, the gap states and the active photovoltaic layers.

Published
2019
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3. Electrical properties of iron corrosion layers formed in anoxic environments at the nanometer scale

Author

Delphine Neff, Florence Mercier-Bion, Hélène Lotz, Ludovic Tortech, Jiaying Li, Philippe Dillmann, Laboratoire Archéomatériaux et Prévision de l'Altération (LAPA - UMR 3685), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), IRAMAT - Laboratoire Métallurgies et Cultures (IRAMAT - LMC), Institut de Recherches sur les Archéomatériaux (IRAMAT), Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bordeaux Montaigne-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bordeaux Montaigne-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN), Edifices PolyMétalliques (E-POM), Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Université d'Orléans (UO)-Université Bordeaux Montaigne (UBM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Université d'Orléans (UO)-Université Bordeaux Montaigne (UBM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN UMR 3685), and Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Materials science, General Chemical Engineering, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Corrosion, Metal, chemistry.chemical_compound, Iron corrosion, General Materials Science, FESEM, Electrical conductor, Magnetite, C-AFM, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, General Chemistry, Conductive atomic force microscopy, 021001 nanoscience & nanotechnology, Anoxic waters, 0104 chemical sciences, chemistry, Chemical engineering, visual_art, Electrical properties, visual_art.visual_art_medium, Archaeological artefact, Carbonate, Nanometre, µRaman, 0210 nano-technology
Abstract

International audience; The electrical properties of the corrosion layers on archaeological iron artefacts were determined by Conductive Atomic Force Microscopy. Different corrosion products were studied: Fe$^{II}$ carbonates, magnetite entrapped in the carbonate, and iron sulfides. The results indicate that the ferrous carbonate matrix is insulating, and that magnetite and iron sulfides have a conductive character, although these phases are not systematically connected to the metal. This suggests that electrons produced by the anodic dissolution of metal would be conducted to the external part of the corrosion product layer through a three-dimensional network of connected magnetite strips passing through the ferrous carbonate matrix.

Published
2018
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4. Controlling the magnetic exchange coupling in hybrid heterojunctions via spacer layers of π -conjugated molecules

Author

Alexander Smogunov, Pierre Bonville, Camille Blouzon, Dongzhe Li, Ludovic Tortech, Jean-Baptiste Moussy, Quentin Arnoux, Yannick J. Dappe, Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN UMR 3685), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM), Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Nano-Magnétisme et Oxydes (LNO), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Groupe Modélisation et Théorie (GMT), RTRA 'triangle de la Physique': project HeteroSpinMol, Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Coupling, Materials science, Condensed matter physics, Spintronics, Heterojunction, 02 engineering and technology, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter::Mesoscopic Systems and Quantum Hall Effect, 01 natural sciences, Inductive coupling, Magnetization, Condensed Matter::Materials Science, Ferromagnetism, Ab initio quantum chemistry methods, Condensed Matter::Superconductivity, 0103 physical sciences, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], Antiferromagnetism, 010306 general physics, 0210 nano-technology
Abstract

Mastering and understanding the magnetic couplings between magnetic electrodes separated by organic layers are crucial for developing new hybrid spintronic devices. We study the magnetic exchange interactions in organic-inorganic heterojunctions and unveil the possibility of controlling the strength of the magnetic exchange coupling between two ferromagnetic electrodes across $\ensuremath{\pi}$-conjugated molecules' ($\ensuremath{\alpha}$-sexithiophene or para-sexiphenyl) ultrathin film. In $\mathrm{F}{\mathrm{e}}_{3}{\mathrm{O}}_{4}/\ensuremath{\pi}$-conjugated molecules/Co magnetic tunnel junctions, an antiferromagnetic interlayer exchange coupling with variable strength is observed according to the nature of the aromatic rings (thiophene or phenyl groups). The underlying physical mechanism is revealed by ab initio calculations relating the strength of magnetic coupling to the spin moment penetration into a molecular layer at the molecule/Co interface. The prospect that magnetic coupling between two ferromagnetic electrodes can be mediated and tuned by organic molecules opens different perspectives in the way magnetization of organic tunnel junctions or spin valves can be driven.

Published
2019
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5. Interaction of low-energy electrons with surface polarity near ferroelastic domain boundaries

Author

M Pellen, D. Martinotti, Ekhard K. H. Salje, Raphael Haumont, Ludovic Tortech, Z. Zhao, Qiang Wu, Nicholas Barrett, Xi'an University of Technology (XUT), Laboratoire d'Etude des NanoStructures et Imagerie de Surface (LENSIS), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire d'Electronique et nanoPhotonique Organique (LEPO), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN UMR 3685), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (ICMMO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Cambridge [UK] (CAM), Multi-disciplinary Materials Research Center, Frontier Institute of Science and Technology and State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials, Xi'an Jiaotong University, National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51602255), Programs of Key Research and Development Plan of Shaanxi Province (Grant No. 2018ZDXM-GY-145), Scientific Research Program of Shaanxi Education Department (Grant No. 16JK1561), Doctoral Starting Fund of Xi’an University of Technology (Grant No. 101-451115016), Leverhulme Trust (Grant No. EM-2016-004), EPSRC (Grant No. EP/K009702/1), ANR-10-LABX-0035,Nano-Saclay,Paris-Saclay multidisciplinary Nano-Lab(2010), ANR-14-CE35-0019,HREELM,High resolution electron energy loss microscopy based on ionization of cold atoms: a new tool for surface nanochemistry(2014), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Salje, Ekhard [0000-0002-8781-6154], and Apollo - University of Cambridge Repository

Subjects
Materials science, Physics and Astronomy (miscellaneous), 34 Chemical Sciences, Polarity (physics), Flexoelectricity, Ionic bonding, 02 engineering and technology, Electron, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Ridge (differential geometry), 01 natural sciences, Molecular physics, 0103 physical sciences, 3406 Physical Chemistry, [PHYS.COND.CM-MS]Physics [physics]/Condensed Matter [cond-mat]/Materials Science [cond-mat.mtrl-sci], General Materials Science, Surface charge, 010306 general physics, 0210 nano-technology, Crystal twinning, Electron scattering, 51 Physical Sciences
Abstract

International audience; We derive surface polarity at and near ferroelastic domain boundaries from molecular dynamics simulations based on an ionic spring model. Interatomic gradient forces lead to flexoelectricity which, in turn, generates polarity at the surface and in twin boundaries. We then derive generic properties of electron scattering spectra equivalent to those observed in low-energy electron microscopy (LEEM) and mirror electron microscopy (MEM) experiments. Negatively (positively) charged surfaces reflect (attract) incident electrons with low kinetic energy. The electron images reveal the valley and ridge surface structures near the intersection of the twin boundary and the surface. Polarity in surface layers is predicted to be visible in LEEM and MEM spectra at neutral surfaces, but much less when surfaces are charged. Inward polarity reflects electrons similar to negative surface charges, and outward polarity backscatters electrons like positive surface charges. Both the polarity in the twin boundary and the physical topography scatter electrons, consistent with experimental LEEM and MEM experiments on CaTiO3 with (001) and (111) surface terminations.

Published
2019
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6. X-ray microscopic investigation of molecular orientation in a hole carrier thin film for organic solar cells

Author

Sufal Swaraj, Benjamin Watts, François Rochet, Quentin Arnoux, Ludovic Tortech, Laboratoire de Chimie Physique - Matière et Rayonnement (LCPMR), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN UMR 3685), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM), Paul Scherrer Institute c/o Institute of Particle Physics, Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Paul Scherrer Institute (PSI), Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Materials science, Organic solar cell, Organic solar cells, 02 engineering and technology, Substrate (electronics), Scanning transmission X-ray microscopy, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Polymer solar cell, Microscopy, OLED, General Materials Science, Electrical and Electronic Engineering, Thin film, Scanning Transmission X-ray Microscopy, business.industry, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, Evaporation (deposition), Atomic and Molecular Physics, and Optics, Molecular orientation, 0104 chemical sciences, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business, [CHIM.OTHE]Chemical Sciences/Other
Abstract

International audience; As dipyranylidenes are excellent hole carriers, applications in organic solar cells or organic light emitting diode are envisaged. In the present study, we investigate the morphology of 2,2′,6,6′-tetraphenyl-4,4′-dipyranylidene (DIPO-Ph$_4$) deposited under vacuum on a silicon nitride (Si$_3$N$_4$) substrate, a paradigmatic system for the study of molecular crystal/inorganic substrate interfaces. Samples with various coating ratios and different thermal treatments were prepared. The films were characterized by atomic force microscopy and scanning transmission X-ray microscopy to gain insight into material growth. The results show a change in orientation at a molecular level depending upon the evaporation conditions. We are now able to tailor an organic layer with a specific molecular orientation and a specific electronic behavior.

Published
2017
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7. Structural and electronic properties of 2,2′,6,6′-tetraphenyl-dipyranylidene and its use as a hole-collecting interfacial layer in organic solar cells

Author

M. Alaaeddine, Marc Courté, Ludovic Tortech, Vincent Barth, Denis Fichou, School of Physical and Mathematical Sciences [Singapore], Nanyang Technological University [Singapour], Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN UMR 3685), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), and School of Physical and Mathematical Sciences

Subjects
Interfacial layers, Materials science, Organic solar cell, Interfacial Layers, Organic solar cells, General Chemical Engineering, Bulk heterojunction, 02 engineering and technology, Substrate (electronics), 010402 general chemistry, Hole collection, 01 natural sciences, 7. Clean energy, Atomic force microscopy, PEDOT:PSS, Thin film, Photocurrent, Organic Solar Cells, business.industry, Process Chemistry and Technology, Heterojunction, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Electrode, Optoelectronics, 0210 nano-technology, business, Layer (electronics)
Abstract

The accumulation of positive charges at the anodic interface considerably limits the efficiency of photovoltaic solar cells based on polymer/fullerene bulk heterojunctions (BHJs). Interfacial layers (IFLs) such as PEDOT:PSS improve charge injection but have no effect on the unbalanced electron/hole transport across the BHJ. We report here the use of 2,2′,6,6′-tetraphenyl-dipyranylidene (DIPO-Ph4), a planar quinoïd compound, as an efficient anodic IFL in organic solar cells based on BHJs made of poly(3-hexylthiophene)/[6,6]-phenyl-C61-butyric-acid-methyl-ester (P3HT:PCBM). When deposited under vacuum onto a glass substrate, DIPO-Ph4 thin films are constituted of densely packed and vertically aligned crystalline needles. Current-sensing atomic force microscopy (CS-AFM) reveals a considerable increase of the hole-carrying pathways in DIPO-Ph4 thin films as compare to PEDOT:PSS, thus revealing their hole transporting/electron blocking properties. Inserting a 10 nm thick IFL of DIPO-Ph4 in combination with a 5 nm thick PEDOT:PSS between the ITO electrode and the P3HT:PCBM film leads to photocurrent densities up to 11.5 mA/cm2 under AM 1.5G and conversion efficiencies up to 4.6%, that is substantially higher than PEDOT:PSS-only devices. MOE (Min. of Education, S’pore)

Published
2017
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8. Enhancement of photovoltaic efficiency by insertion of a polyoxometalate layer at the anode of an organic solar cell

Author

Denis Fichou, Guillaume Izzet, Anna Proust, Nicholas Barrett, Julien E. Rault, Q. Zhu, M. Alaaeddine, Ludovic Tortech, Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN UMR 3685), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Etude des NanoStructures et Imagerie de Surface (LENSIS), Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)

Subjects
Condensed Matter - Materials Science, Materials science, Organic solar cell, Photovoltaic system, Materials Science (cond-mat.mtrl-sci), FOS: Physical sciences, Physics - Applied Physics, Applied Physics (physics.app-ph), [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 7. Clean energy, Polymer solar cell, Anode, Indium tin oxide, Inorganic Chemistry, X-ray photoelectron spectroscopy, Chemical engineering, Polyoxometalate, Layer (electronics)
Abstract

In this article the Wells-Dawson polyoxometalate K6[P2W18O62] is grown as an interfacial layer between indium tin oxide and bulk heterojunction of poly(3-hexylthiophene) (P3HT) and [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (PCBM). The structure of the POM layers depends on the thickness and shows a highly anisotropic surface organization. The films have been characterized by atomic force microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) to gain insight into their macroscopic organization and better understand their electronic properties. Then, they were put at the anodic interface of a P3HT:PCBM organic solar cell and characterized on an optical bench. The photovoltaic efficiency is discussed in terms of the benefit of the polyoxometalate at the anodic interface of an organic photovoltaic cell., Comment: 7 pages, 6 figures

Published
2014
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9. Synthesis and photovoltaic performances in solution-processed BHJs of oligothiophene-substituted organocobalt complexes [(η4-C4(nT)4)Co(η5-C5H5)]

Author

Denis Fichou, Ludovic Tortech, Vincent Gandon, Corinne Aubert, Guillaume H. V. Bertrand, Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (ICMMO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Méthodes et Application en Chimie Organique (MACO), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN UMR 3685), and Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Materials science, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 7. Clean energy, 01 natural sciences, Catalysis, chemistry.chemical_compound, Materials Chemistry, Thiophene, Organic chemistry, [CHIM]Chemical Sciences, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Photovoltaic system, Metals and Alloys, Heterojunction, General Chemistry, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Solution processed, Chemical engineering, chemistry, Ceramics and Composites, 0210 nano-technology
Abstract

International audience; We describe an efficient synthetic route toward novel organocobalt complexes [([small eta]4-C4(nT)4)Co([small eta]5-C5H5)] with n = 1, 2, 3 thiophene rings. Solution-processed bulk heterojunctions solar cells based on CpCoCb(3T)4:PCBM blends achieve power conversion efficiencies of up to 2.1%.

Published
2014
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10. Physical chemistry of the TiN/Hf 0.5 Zr 0.5 O 2 interface

Author

Uwe Schroeder, Thomas Mikolajick, Nicholas Barrett, Ludovic Tortech, Christophe Lubin, A. Pancotti, W. Hamouda, Claudia Richter, Service de physique de l'état condensé (SPEC - UMR3680), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Etude des NanoStructures et Imagerie de Surface (LENSIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN UMR 3685), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), NaMLab gGmbH, Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM), Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769), Institut de Chimie du CNRS (INC)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-11-EQPX-0005,ATTOLAB,Plateforme pour la dynamique attoseconde(2011), European Project: 780302,EC | H2020 | RIA,3eFERRO(2018), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
010302 applied physics, [PHYS]Physics [physics], Materials science, Annealing (metallurgy), Schottky barrier, Doping, General Physics and Astronomy, chemistry.chemical_element, 02 engineering and technology, Conductive atomic force microscopy, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Photoemission electron microscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, chemistry, 0103 physical sciences, Physical chemistry, [CHIM]Chemical Sciences, Thin film, 0210 nano-technology, Tin, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience; Ferroelectric hafnia-based thin films are promising candidates for emerging high-density embedded nonvolatile memory technologies, thanks to their compatibility with silicon technology and the possibility of 3D integration. The electrode–ferroelectric interface and the crystallization annealing temperature may play an important role in such memory cells. The top interface in a TiN/Hf0.5Zr0.5O2/TiN metal–ferroelectric–metal stack annealed at different temperatures was investigated with X-ray photoelectron spectroscopy. The uniformity and continuity of the 2 nm TiN top electrode was verified by photoemission electron microscopy and conductive atomic force microscopy. Partial oxidation of the electrode at the interface is identified. Hf is reduced near the top interface due to oxygen scavenging by the top electrode. The oxygen vacancy (VO) profile showed a maximum at the top interface (0.71%) and a sharp decrease into the film, giving rise to an internal field. Annealing at higher temperatures did not affect the VO concentration at the top interface but causes the generation of additional VO in the film, leading to a decrease of the Schottky Barrier Height for electrons. The interface chemistry and n-type film doping are believed to be at the origin of several phenomena, including wake-up, imprint, and fatigue. Our results give insights into the physical chemistry of the top interface with the accumulation of defective charges acting as electronic traps, causing a local imprint effect. This may explain the wake-up behavior as well and also can be a possible reason of the weaker endurance observed in these systems when increasing the annealing temperature

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