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Your search keyword '"Ludovic Tortech"' showing total 16 results
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16 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. Control of surface potential at polar domain walls in a nonpolar oxide

Author

Claire Mathieu, Jens Kreisel, D. Martinotti, Ludovic Tortech, Ekhard K. H. Salje, Pierre-Yves Hicher, Mael Guennou, Guillaume F. Nataf, Raphael Haumont, Nick Barrett, Oktay Aktas, 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, Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST), Physics and Materials Science Research Unit, University of Luxemburg, Laboratoire de Physico-Chimie de l'Etat Solide (CHIMSOL), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Earth Sciences [University of Cambridge], University of Cambridge [UK] (CAM), 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), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Electronique et nanoPhotonique Organique (LEPO), Nataf, Guillaume [0000-0001-9215-4717], Salje, Ekhard [0000-0002-8781-6154], Apollo - University of Cambridge Repository, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Department of Earth Sciences, University of Cambridge, 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), FOS: Physical sciences, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Condensed Matter::Materials Science, chemistry.chemical_compound, Electric field, 0103 physical sciences, Microelectronics, General Materials Science, 010306 general physics, [PHYS]Physics [physics], Condensed Matter - Materials Science, Condensed matter physics, business.industry, Materials Science (cond-mat.mtrl-sci), 021001 nanoscience & nanotechnology, Polarization (waves), Ferroelectricity, Piezoelectricity, cond-mat.mtrl-sci, Calcium titanate, Ferromagnetism, chemistry, Polar, 0210 nano-technology, business
Abstract

Ferroic domain walls could play an important role in microelectronics, given their nanometric size and often distinct functional properties. Until now, devices and device concepts were mostly based on mobile domain walls in ferromagnetic and ferroelectric materials. A less explored path is to make use of polar domain walls in nonpolar ferroelastic materials. Indeed, while the polar character of ferroelastic domain walls has been demonstrated, polarization control has been elusive. Here, we report evidence for the electrostatic signature of the domain-wall polarization in nonpolar calcium titanate (CaTiO3). Macroscopic mechanical resonances excited by an ac electric field are observed as a signature of a piezoelectric response caused by polar walls. On the microscopic scale, the polarization in domain walls modifies the local surface potential of the sample. Through imaging of surface potential variations, we show that the potential at the domain wall can be controlled by electron injection. This could enable devices based on nondestructive information readout of surface potential., Comment: 30 pages, 12 figures

Published
2017
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7. 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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8. 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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9. Engineering the magnetic coupling and anisotropy at the molecule–magnetic surface interface in molecular spintronic devices

Author

Frédéric Miserque, Victoria E. Campbell, Marie-Anne Arrio, Nicolas Suaud, Ludovic Tortech, Richard Mattana, Yannick J. Dappe, Philippe Ohresser, Talal Mallah, Pierre Seneor, Fadi Choueikani, Anouk Galtayries, Irene Cimatti, Régis Guillot, Edwige Otero, Monica Tonelli, Philippe Sainctavit, Nathalie Guihéry, Jean-Baptiste Moussy, Eric Rivière, Vijay Gopal Chilkuri, Florian Koprowiak, Sophie Delprat, 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), 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, 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), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité mixte de physique CNRS/Thales (UMPhy CNRS/THALES), THALES [France]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Systèmes étendus et magnétisme (LCPQ) (SEM), Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques (LCPQ), Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut de Recherche de Chimie Paris (IRCP), Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ministère de la Culture (MC), Laboratoire d'Etude de la Corrosion Aqueuse (LECA), Service de la Corrosion et du Comportement des Matériaux dans leur Environnement (SCCME), Département de Physico-Chimie (DPC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département de Physico-Chimie (DPC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut de minéralogie et de physique des milieux condensés (IMPMC), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-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), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-THALES [France], Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut de Chimie du CNRS (INC)-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 Paris sciences et lettres (PSL)-Ministère de la Culture (MC), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-IPG PARIS-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), THALES-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-THALES, Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)

Subjects
Surface (mathematics), Materials science, Science, General Physics and Astronomy, 02 engineering and technology, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, Article, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, Condensed Matter::Materials Science, Transition metal, Ferrimagnetism, Molecule, Anisotropy, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Multidisciplinary, Spintronics, Condensed matter physics, General Chemistry, equipment and supplies, 021001 nanoscience & nanotechnology, Inductive coupling, Transition metal ions, 0104 chemical sciences, [CHIM.THEO]Chemical Sciences/Theoretical and/or physical chemistry, Condensed Matter::Strongly Correlated Electrons, 0210 nano-technology, human activities
Abstract

A challenge in molecular spintronics is to control the magnetic coupling between magnetic molecules and magnetic electrodes to build efficient devices. Here we show that the nature of the magnetic ion of anchored metal complexes highly impacts the exchange coupling of the molecules with magnetic substrates. Surface anchoring alters the magnetic anisotropy of the cobalt(II)-containing complex (Co(Pyipa)2), and results in blocking of its magnetization due to the presence of a magnetic hysteresis loop. In contrast, no hysteresis loop is observed in the isostructural nickel(II)-containing complex (Ni(Pyipa)2). Through XMCD experiments and theoretical calculations we find that Co(Pyipa)2 is strongly ferromagnetically coupled to the surface, while Ni(Pyipa)2 is either not coupled or weakly antiferromagnetically coupled to the substrate. These results highlight the importance of the synergistic effect that the electronic structure of a metal ion and the organic ligands has on the exchange interaction and anisotropy occurring at the molecule–electrode interface., Controlling the magnetic response of a molecular device is important for spintronic applications. Here the authors report the self-assembly, magnetic coupling, and anisotropy of two transition metal complexes bound to a ferrimagnetic surface, and probe the role of the nature of the transition metal ion.

Published
2016
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10. 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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11. Anti-ferromagnetic coupling in hybrid magnetic tunnel junctions mediated by monomolecular layers of α-sexithiophene

Author

Camille Blouzon, Denis Fichou, Ludovic Tortech, F. Ott, Jean-Baptiste Moussy, Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 - UFR de Médecine Pierre et Marie Curie (UPMC), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Laboratoire Léon Brillouin (LLB - UMR 12), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), 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 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, and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay

Subjects
Coupling, [PHYS]Physics [physics], Materials science, Physics and Astronomy (miscellaneous), Spintronics, Condensed matter physics, Magnetometer, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, Epitaxy, 01 natural sciences, Inductive coupling, law.invention, Magnetization, Nuclear magnetic resonance, Ferromagnetism, law, 0103 physical sciences, Monolayer, 010306 general physics, 0210 nano-technology
Abstract

International audience; We report here on the magnetic coupling taking place between Fe3O4 and Co layers across an organic monolayer of α-sexithiophene (6T). The controlled growth of 6T ultrathin films on epitaxial Fe3O4 surfaces allows to prepare highly homogeneous insulating layers with thicknesses in the range 0.5–2.0 monolayers (ML). A combined study using vibrating sample magnetometry and polarized neutron reflectivity reveals that hybrid Fe3O4/6T/Co tunnel junctions show different magnetic couplings depending on the 6T thickness. In particular, magnetic coupling between Fe3O4 and Co layers separated by 1 ML of 6T is consistent with anti-ferromagnetic coupling, opening new perspectives for controlling magnetization in organic spintronic devices.

Published
2013
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12. X-ray photoelectron diffraction study of relaxation and rumpling of ferroelectric domains in BaTi$O_3$(001)

Author

Peixuan Chen, Cristian-Mihail Teodorescu, Jiale Wang, A. Pancotti, Nicholas Barrett, Emmanouil Frantzeskakis, Ludovic Tortech, 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, Johannes Kepler University Linz [Linz] (JKU), Service de Physique et de Chimie des Surfaces et Interfaces (SPCSI), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), 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), National Institute of Materials Physics, Magurele-Ilfov, Romania, Synchrotron Soleil, DiffAbs beamline, Saint-Aubin, BP 48, 91192 Gif-sur-Yvette Cedex, France (SYNCHROTRON SOLEIL, DIFFABS BEAMLINE, SAINT-AUBIN, BP 48, 91192 GIF-SUR-YVETTE CEDEX, FRANCE), Synchrotron Soleil, DiffAbs beamline, Saint-Aubin, BP 48, 91192 Gif-sur-Yvette Cedex, France, The CEA-IFA MUTLIFERRODMS project, ANR-10-BLAN-1012,Surf-FER,Modifications de la structure chimique et électronique de surfaces ferroélectriques sous adsorption de H2O(2010), Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Johannes Kepler Universität Linz - Johannes Kepler University Linz [Autriche] (JKU), and Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Diffraction, [PHYS]Physics [physics], Materials science, Scattering, Relaxation (NMR), X-ray, 02 engineering and technology, 021001 nanoscience & nanotechnology, Condensed Matter Physics, 01 natural sciences, Ferroelectricity, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Condensed Matter::Materials Science, Crystallography, Nuclear magnetic resonance, PACS number(s): 73.22.Pr, 61.48.Gh, 79.60.−i, X-ray photoelectron spectroscopy, Electron diffraction, 0103 physical sciences, 010306 general physics, 0210 nano-technology, Single crystal
Abstract

The surface of a ferroelectric BaTiO${}_{3}$(001) single crystal was studied using synchrotron radiation induced x-ray photoelectron diffraction (XPD), x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), atomic force microscopy (AFM), and low-energy electron diffraction (LEED). AFM, XPS, and LEED show that the surface is BaO terminated with a (1$\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}$1) reconstruction. The Ba $4d$, Ti $2p$, and O $1s$ XPD results were compared with multiple scattering simulations for out-of- (${\mathrm{P}}^{+},{\mathrm{P}}^{\ensuremath{-}}$) and in-plane (${\mathrm{P}}^{in}$) polarizations using a genetic algorithm to determine atomic rumpling and interlayer relaxation. Linear combinations of the XPD simulations of the surface structure of each polarization state allow determination of the domain ordering. The best agreement with experiment is found for 55$%$ ${\mathrm{P}}^{+}$, 38$%$ ${\mathrm{P}}^{\ensuremath{-}}$, and 7$%$ ${\mathrm{P}}^{in}$. The rumpling is smaller at the surface than in the bulk, suggesting that both domain ordering and surface structural changes contribute to screening of the polarization.

Published
2013
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13. An Improved Protocol for the Synthesis of [(η4-C4R4)Co(η5-C5H5)] Complexes

Author

Guillaume H. V. Bertrand, Denis Fichou, Corinne Aubert, Ludovic Tortech, Vincent Gandon, Max Malacria, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut Parisien de Chimie Moléculaire (IPCM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-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), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie des Substances Naturelles (ICSN), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), 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), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Dimethyl fumarate, 010405 organic chemistry, Chemistry, [CHIM.ORGA]Chemical Sciences/Organic chemistry, Organic Chemistry, Cyclohexadienes, 010402 general chemistry, 01 natural sciences, 0104 chemical sciences, Inorganic Chemistry, chemistry.chemical_compound, Microwave irradiation, Organic chemistry, Reactivity (chemistry), Physical and Theoretical Chemistry
Abstract

International audience; The reaction of bulky alkynes C2R2 with (η5-C5H5)Co(CO)(dimethyl fumarate) under microwave irradiation provides complexes of the type [(η4-C4R4)Co(η5-C5H5)] in good to excellent yields. This protocol represents a significant improvement over those reported previously. In particular, the formation of insertion products such as cyclopentadienones or cyclohexadienes can be avoided. In addition, because of the exceptional stability of (η5-C5H5)Co(CO)(dimethyl fumarate), the reactions can be carried out in crude solvents. The easy access to [(η4-C4R4)Co(η5-C5H5)] complexes stimulated a study of their reactivity, notably under cross-coupling conditions.

Published
2012
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14. Locking the free-rotation of a prochiral star-shaped guest molecule inside a two-dimensional nanoporous network by introduction of chlorine atoms

Author

Fabien Silly, Marie-Paule Teulade-Fichou, Hélène Bertrand, Ludovic Tortech, Denis Fichou, Conception, synthèse et vectorisation de biomolécules. (CSVB), Institut Curie-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5), Service de Physique et de Chimie des Surfaces et Interfaces (SPCSI), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Curie [Paris], and Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut Curie [Paris]-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Chemistry, Nanoporous, [CHIM.ORGA]Chemical Sciences/Organic chemistry, Chemical structure, Chlorine atom, Metals and Alloys, Nanotechnology, 02 engineering and technology, General Chemistry, Star (graph theory), 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Catalysis, 0104 chemical sciences, Surfaces, Coatings and Films, Electronic, Optical and Magnetic Materials, Chemical physics, Materials Chemistry, Ceramics and Composites, Honeycomb, Molecule, Symmetry breaking, 0210 nano-technology, Free rotation
Abstract

International audience; Two star-shaped triazatrinaphthylene (TrisK) derivatives form highly-organized nanoporous honeycomb networks when adsorbed at the n-tetradecane/HOPG interface. STM reveals that replacing three H-atoms by three Cl-atoms in the chemical structure of the TrisK skeleton results in locking the free-rotation of the guest molecules inside the pore of the host network as a result of symmetry breaking.

Published
2011
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15. Long-Range Alignments of Single Fullerenes by Site-Selective Inclusion into a Double-Cavity 2D Open Network

Author

Yohann Nicolas, Philippe Blanchard, Jean Roncali, Fabien Silly, Ludovic Tortech, Luc Piot, Denis Fichou, MOLTECH-Anjou, and Université d'Angers (UA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Range (particle radiation), Fullerene, Chemistry, Supramolecular chemistry, Nanotechnology, 02 engineering and technology, General Chemistry, 010402 general chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, 01 natural sciences, Biochemistry, Catalysis, 0104 chemical sciences, Trap (computing), Colloid and Surface Chemistry, Chemical physics, Site selective, [CHIM]Chemical Sciences, Molecule, 0210 nano-technology, Host (network)
Abstract

International audience; We show by means of STM that C60 molecules can be trapped into specific sites of a 2D double-cavity open network, thus forming long-range alignments of single molecules. Since only one of the two cavities has the right size to host C60, the smallest cavity remains empty and is thus available to trap additional species of smaller size. This novel 2D supramolecular network opens new perspectives in the design of multicomponent guest?host architectures with electronic functionalities.

Published
2009
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16. 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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